系统工程

工程院院士杨士中:太空中建太阳能电站破解能源供给难题

2020-05-12 08:50:17 华龙网 作者:记者 伊永军

为弘扬科学家精神,营造尊重科学、尊重人才的良好社会氛围,在第4个“全国科技工作者日”到来之际,由市委组织部、市人力资源和社会保障局、市科学技术协会主办的“重庆优秀科学家风采展”特别推出聆听科学家故事系列报道,现场展示将于5月29日至6月30日在重庆科技馆举行。主要展示在渝“两院院士”及重庆英才·优秀科学家的精彩事迹、主要成就等,向全社会讲好科学家故事,让广大市民走进科学家的丰富内心世界。

在宇宙建设空间太阳能电站,大规模收集、转化太阳能,并以无线方式将电能稳定、高效传输到地面电网,以破解能源供给难题。听起来是不是像科幻片?但是,在重庆璧山,中国首个空间太阳能电站实验基地建设项目已启动,该项目的技术带头人就是中国工程院院士,重庆大学通信与测控中心教授杨士中。

从小在废旧零件堆里“淘宝”的孩童 后来成为科学家

今年已83岁高龄的杨士中院士身材高大、精神矍铄。他是土生土长的重庆人,小时候他的父亲在沙坪坝双碑的原特钢厂工作,那里的厂区几乎成了他童年的乐园。

当时是抗日战争时期,厂里堆着很多从前线运回来的报废武器,他总能从一堆堆废弃零件里“淘”一些小物件回来,然后自己做一些小玩具。杨士中说,正是从小培养的兴趣和动手动脑能力,为他以后搞科研打下了基础。

从重庆七中毕业后,杨士中考上了重庆大学电机系电机与电器专业,毕业后进入中国科学院计算所工作,担任工程师,后又进入航天部504研究所工作,他曾担任重庆大学通信与测控工程学院院长。1997年,杨士中当选为中国工程院院士,后又受聘为西安电子科技大学双聘院士。

作为国家“211工程”运载器测控及遥感信息传输技术重点学科和国家“985工程”科技创新平台测控及遥感信息传输研究院首席科学家,杨士中院士长期从事通信、雷达、飞行器测控等多学科的研发工作,首次在我国研制出传输型卫星遥感系统。填补了我国无传输型卫星遥感的空白,奠定了我国传输型卫星遥感和无人机遥感的基础。

中国首个空间太阳能电站实验基地落户重庆璧山

2018年底,重庆市璧山区人民政府、重庆大学、中国空间技术研究院西安分院、西安电子科技大学联合签署合作协议,标志着璧山空间太阳能电站实验基地建设项目正式启动,中国首个空间太阳能电站实验基地横空出世。该项目的技术负责人就是杨士中院士。

杨士中表示,太阳能可谓取之不尽、用之不竭,与石油、天然气等能源相比,是一种高效、持久、清洁的能源。但目前各地建设的地面太阳能电站,因受大气层衰减影响,如太阳直射,在西北地区一平方米光伏电池可产生0.4千瓦电力,在日照较少的重庆,仅为0.1千瓦。

杨士中说,按照设想,空间太阳能电站将距离地面高度3.6万公里,可避开大气层“衰减效应”,并不受昼夜、天气、地区纬度等自然因素影响。其发电量是地面太阳能电站的几十倍,一平方米光伏电池可产生10到14千瓦电力,发电量与地面核电站相当。

据杨士中介绍,空间太阳能电站要实现需要解决不少问题。首先,要研发大运力运载火箭,才能将空间电站建设所需材料运送至太空;其次,要攻克太空制造技术,将空间电站在太空中组装;再次,如何高效地将空间能量传输到地面;最后,还需考虑空间电站对环境影响问题。

为全国空间太阳能电站技术研究提供参考

而要完成这一构想,需要建一个实验基地来验证它,于是,璧山空间太阳能电站实验基地项目应运而生。

该基地三面环山,具有气候湿润、无霜期长、日照多、云雾阴雨少等特点,可保障实验顺利进行。核心试验区约为106亩,包括升空试验场地、气球平台调试大厅等设施,将重点进行空间太阳能发电站、无线微波传能以及空间信息网等技术的前期演示模拟与验证。

杨士中表示,该项目将在璧山基地进行前期演示模拟与验证,为全国空间太阳能电站技术研究提供参考。其计划建设步骤为在2020年前进行空间太阳能电站实验基地及研发平台建设,2025年左右实现中小规模平流层太阳能电站及并网发电,2025年后开展大规模空间太阳能电站系统应用工作。

“空间太阳能电站的电能,主要通过无线方式进行传输,通过微波,对偏远地区、受灾地区等可进行定向供电或移动供电。”杨士中说,其延伸出的无线输能、无线通信等相关技术,对能源利用、科技创新等具有重要意义。


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