1引言
能源和環境問題是關係到國家政治、經濟和安全的重大戰略問題。空間太陽能電站作為一種能夠大規模穩定利用太陽能的方式，日益受到世界主要航天大國的高度關注。隨着空間技術和相關技術領域的快速進步，空間太陽能電站有可能成為實現可再生能源戰略儲備的重要手段。本文介紹了空間太陽能電站的最新發展現狀，包括主要國家的相關政策、最新的概念方案，也介紹了我國近10年來的主要研究工作和成果，最後展望未來提出我國空間太陽能電站的發展步驟建議。
空間太陽能電站(SPS)，也稱為太空發電站，是指在空間將太陽能轉化為電能，再通過無線能量傳輸方式傳輸到地面的電力系統，也包括直接將太陽光反射到地面、在地面進行發電的系統。
空間太陽能電站在空間利用太陽能，不受季節、晝夜變化等的影響，接收的能量密度高，約為每平方米1353W左右。同時，它也不受大氣的影響，可以穩定地將能量傳輸到地面，非常適合於太陽能的大規模開發利用。在地球同步軌道，99%的時間內可以穩定地接收太陽輻射，向地面進行穩定的能量傳輸。同時在地面應急供電、減災、空間供電、行星探測等方面也具有重要的應用前景。隨着世界能源供需矛盾和環境保護問題日益突出，國際上開展了廣泛的空間太陽能電站技術的研究，目前已經提出了幾十種概念方案，並且在無線能量傳輸等關鍵技術方面開展了重點研究。近年來，太陽能電池發電效率、微波轉化效率以及相關的空間技術取得了很大進步，為未來空間太陽能電站的發展奠定了良好的基礎。雖然空間太陽能電站沒有不可逾越的技術原理問題，但作為一個非常宏大的空間系統，其發展還存在許多核心技術難題，需要開展系統的研究工作，以取得突破性進展。
2.國際空間太陽能電站的最新進展
2. 1國際發展概況
空間太陽能電站的應用前景引起了國際上的廣泛關注，以美國、日本等為代表的.多個國家對於空間太陽能電站開展了長期的研究工作。21世紀以來，越來越多的國家、組織、企業和個人都開始關注空間太陽能這種取之不盡的巨大空間能源。美國是在sps領域投入資金最多的國家，也是研究最長的國家，推出了眾多創新性的概念方案和技術，雖然未列入正式的國家發展計劃，但得到了持續的關注和支持。日本是第一個將sps正式列入國家航天計劃的國家，提出了正式的發展路線圖，得到了長期持續的關注和發展。雖然投入有限，但在無線能量傳輸等領域處於世界先進水平。根據2013年日本最新公佈的航天基本計劃，空間太陽能發電研究開發項目列入七大重點發展領域，並且作為國家三個長期支持的重點研究領域之一(其它兩個為空間科學和深空探測領域、載人空間活動領域)。2009年，日本宣佈將在2030一2040年間建設世界第一個GW級商業SPS系統，總投資額將超過200億美元。歐空局、加拿大、俄羅斯等國及相關國際組織非常關注該領域的發展，提出一些新概念，並重點在無線能量傳輸、超輕大型空間結構等先進技術方面開展研究工作。2007年，國際無線電科學聯盟( U RSI)正式發佈“U RSI空間太陽能發電衞星(sps)白皮書”。2011年to月，國際宇航科學院組織的國際聯合工作組正式發表“空間太陽能電站一一第一次國際評估:機遇、問題及可能的發展途徑”研究報告。
2.2最新創新概念
(1)任意相控陣空間太陽能電站(SPS-ALPHA )
在NASA創新概念項目支持下，由美國、日本和英國科學家於2012年共同提出了一種新的空間太陽能電站概念方案一一任意相控陣空間太陽能電站。該方案屬於聚光式空間太陽能電站，核心是採用了模塊化的設計思想，從而降低了技術難度和研製成本，並且創新性地提出了無需控制的聚光系統概念(該聚光系統的有效性還有待進一步分析)，對控制系統的壓力大大減小。整個系統的質量約為10000一12000t 。
(2)俄羅斯空間太陽能電站概念( R-SPS)
俄羅斯專家於2012年提出一種基於激光無線能量傳輸的空間太陽能電站方案。主要思想是利用多個分離的太陽能發電衞星編隊飛行，由太陽能電池和半導體激光器組成三明治結構，利用激光無線能量傳輸( LpT)方式向由浮空器支撐的接收平台進行能量傳輸，再通過電纜直接將電能傳輸到地面。該方案也包括多種可能的變化，如將激光直接傳輸到地面接收站(天氣良好的情況下)，或採用微波無線能量傳輸的方式將電力從浮空器傳輸到地面。
3.我國空間太陽能電站發展現狀
3. 1我國空間太陽能電站發展概況
2006年7月，中國航天科技集團公司組織進行了“空間太陽能電站發展必要性及概念研究”研討。2008年，國防科工局啟動“我國空間太陽能電站概念和發展思路研究”項目的研究工作。2010年，由中國空間技術研究院王希季、閡桂榮等七位院士牽頭開展中國科學院學部諮詢評議項目—空間太陽能電站技術發展預測和對策研究。2010年，中國空間技術研究院組織召開首次“全國空間太陽能電站發展技術研討會”，多位院士和近百位專家參加。2014年5月，“空間太陽能電站發展的機遇與挑戰”香山科學會議召開，多個領域的專家研討了發展空間太陽能電站的重大科學問題和發展建議。國際上也非常關注中國在此領域的發展。利用國際會議和交流機會，我國與美國、日本、歐洲和俄羅斯的專家開展了廣泛深入的技術研討。2013年，國際宇航大會在北京召開，中國專家應邀作了“21世紀人類的能源革命—空間太陽能發電”的空間發電分會主旨發言，葛昌純院士作為特邀專家代表中國參加空間太陽能發電論壇。
文萃咖
