發布時間：2018-08-04所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要:太陽能是重要的能源，為此人們建立了太陽收集系統，并把該系統應用到SSPS(未來空間太陽能電站)中�；谘芯楷F狀，闡述這項技術未來的發展方向。 關鍵詞:SSPS太陽能收集系統,OMEGA方案,光電轉換材料 0引言 能源是世界各國關注的核心問題之一。從整體情況
摘要:太陽能是重要的能源，為此人們建立了太陽收集系統，并把該系統應用到SSPS(未來空間太陽能電站)中�；谘芯楷F狀，闡述這項技術未來的發展方向。
關鍵詞:SSPS太陽能收集系統,OMEGA方案,光電轉換材料
0引言
能源是世界各國關注的核心問題之一。從整體情況分析，世界上的能源呈現是不斷減少的趨勢，且有些能源不可再生。故太陽能收集系統是在空間內收集太陽能，并用裝置把太陽能轉化為電能傳回地面，以為人們提供清潔能源。但必須注意的是，空間太陽能電站過程的核心是收集系統，它使用的材料、技術會直接影響SSPS的性能。1SSPS太陽能收集系統的研究現狀從SSPS概念提出后，很多國家紛紛展開了這方面的研究，已經提出了幾十種具體的設計方案。下面簡單舉例。
1.1PeterGlaser提出的原始方案
Peter在1968年提出SSPS的初步設想，設計了結構。該結構共有三部分，分別是直徑達到2km的圓盤天線、直徑達到數千米的電池陣、負責兩者銜接的電源管。這是最初的系統設計方案[1]。
1.2太陽帆、太陽塔方案
該方案是美國在1996年提出。它采用的是模塊化的設計方案，提出的構想是讓發射天線對準地面，其使用的太陽能發射系統是由數百個可聚光的發電模塊組合而成，每個模塊最小為50m，最大不超過60m，每個模塊的連接方式是以PMAD系統為媒介。整體設備通電后，產生的直流電會通過電纜發射到天線上。
1.3分布繩系方案
該方案是由日本提出。其目的是簡化系統，保證系統的質量。這個方案具體的操作是，選擇一個單元板，長度為100m，寬度是95m，衛星平臺、懸索。其中，單元板的作用是在多個設備間起到媒介的作用，組合后可以形成多個夾層，且該系統使用的模塊超過了3800個。這個方案的具體應用，有利于實現系統的重組，為維護提供便利。但它的不足是，光伏電池不可以隨著太陽的光照移動，收集率較低。
1.4OMEGA方案
這是由我國研究人員楊陽等人提出，它的中文是球型薄膜能量收集陣。系統具體應用時，會使用單向光學薄膜材料，這個材料在某些環境中可以反射太陽光，而負責主反射的球形物體無需調整，有良好的可靠性。系統使用的微波發射天線會以懸索為媒介，連接球體的兩極，減輕了整體結構的質量。球形的主反射體會根據設定的中心軸做回轉運動，除面對陰影區域外，其他部分都可以接收到穩定的太陽能。
這幾種方案的變化是從整體向模塊化的發展，其中最原始方案的構造以整體為主，構形簡單，效率穩定。但它的不足是，不可以向其他位置拓展，線纜過長。后三種方式均為模塊化的構形，但各有優勢不足，比如太陽帆、太陽塔方案，它的優勢是便于組裝，但劣勢是不可移動，吸收效率較低;而OMEGA方案雖然可以穩定操作，便于控制，但它的天線、電池只有同時轉動，系統才可以運行。
2發展方向
從上述幾種方案的分析，不難發現，多個方案都存在不同方面的不足，這些不足出現的原因可能是技術不成熟，或是制造工藝較為落后。故其未來的發展趨勢是，發現并運用新材料，設計新的結構，引入新技術[2]。
2.1新材料
系統可以使用的新材料包括光電轉換材料、熱處理材料與石墨烯等，這幾種材料各有優勢與不足。其一，光電轉換材料是砷化鎵，它在系統中的使用，可以加快光電轉化的速度，但必須用散熱裝置輔助，這會增加系統整體的質量;其二，光伏電池會由于太陽光波等因素的干擾，在表面形成廢熱，引發熱問題，而為解決熱問題，研究人員可使用熱處理材料，加快能源的轉化;其三，系統收集的效率是決定系統運行是否高效的標準之一，石墨烯是納米材料，是當下所有納米材料中最薄、最輕的材料，它使用后可以提高系統運行產生的功率質量比。
2.2新結構
其新結構有三類，分別是高效、容易控制的系統、可拓展的結構與高度模塊的設計。這三種結構中，高度的模塊化設計可以讓整體的結構適當簡化，降低了建設的難度，實現多個模塊批量生產。而把整個結構拆分開，分別根據不同元件、部件的特點，優化設計，并完成批量生產，能夠提升整體的生產效率，控制成本的投入。用模塊化的設計完成結構的拼裝后，如果某個零部件受損，其他部分受到的影響較小，系統依然可以正常運行，讓系統更加可靠。上文中沒有介紹的ALPHA方案，就是高度模塊化的結構設計，模塊包括六角總線、連接件等。
3結語
SSPS太陽能收集系統的運行，可以實現太陽能與電能之間的轉化，所以部件的尺寸、系統質量與運行效率，都會影響設計方案的成本可行性。故為增加可行性，需在方案設計中使用的新材料與新技術，并適當加入新的理論，以此彌補現有系統構形的不足，實現空間的向外拓展，減少成本。
參考文獻:
[1]王虎，武永鑫，王聰.槽式太陽能集熱器用光譜選擇性吸收涂層的研究進展[J].分布式能源，2016(1):52-56.
[2]張興華，侯欣賓，王立，等.空間太陽能電站聚光模式研究[J].中國空間科學技術，2016(2):1-12.
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