《電子技術應用》
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無線電能傳輸技術在空間太陽能電站中的研究與應用現(xiàn)狀分析
電子技術應用
李欣宇,羅雨,葉薇薇,王正之,董碩
上海航天電子技術研究所
摘要: 空間太陽能電站是高效利用太陽能以解決當下嚴峻的能源危機的有效途徑,如何實現(xiàn)電能從空間太陽能電站到地球的空-地傳輸是關鍵。無線電能傳輸技術可實現(xiàn)電能的非接觸傳輸,并且具有較高的安全性、可靠性和便捷性,是解決空-地電能傳輸問題的有效措施。對無線電能傳輸技術在空間太陽能電站中的研究與應用現(xiàn)狀進行了分析,并據(jù)此闡述了亟待解決的瓶頸問題和待進一步發(fā)展的關鍵技術,旨在為后續(xù)相關科研工作者提供參考和指導。
中圖分類號:TM724 文獻標志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234473
中文引用格式: 李欣宇,羅雨,葉薇薇,等. 無線電能傳輸技術在空間太陽能電站中的研究與應用現(xiàn)狀分析[J]. 電子技術應用,2024,50(5):111-115.
英文引用格式: Li Xinyu,Luo Yu,Ye Weiwei,et al. Research and application status analysis of wireless power transfer technology in space solar power station[J]. Application of Electronic Technique,2024,50(5):111-115.
Research and application status analysis of wireless power transfer technology in space solar power station
Li Xinyu,Luo Yu,Ye Weiwei,Wang Zhengzhi,Dong Shuo
Shanghai Institute of Aerospace Electronics Technology
Abstract: Space solar power station is an effective way to efficiently use solar energy to solve the current severe energy crisis, and it is important to realize the air-to-ground transmission of electric energy from space solar power station to the earth. Wireless power transfer technology can realize the contactless transmission of electric energy, and has high safety, reliability and convenience, which is an effective measure to solve the problem of air-to-ground power transmission. This paper analyzes the research and application status of wireless power transfer technology in space solar power plants, and expounds the bottleneck problems to be solved and the key technologies to be further developed, aiming to provide reference and guidance for subsequent related researchers.
Key words : wireless power transfer technology;space solar power station;power technology;power supply technology

引言

隨著人類對能源需求的不斷提升,并且在我國已明確提出碳達峰(2030)與碳中和(2060)時間表的情況下,清潔、可持續(xù)能源的出現(xiàn)迫在眉睫。相比于水能、核能和風能等能源,太陽能由于其取之不竭的特點具有更高的應用價值,而空間太陽能電站正是高效利用太陽能解決當下嚴峻的能源危機的有效途徑之一??臻g太陽能電站的關鍵技術在于如何把電能傳輸回地面進行使用,而從太空到地面的遠距離中,無線電能傳輸(Wireless Power Transfer, WPT)技術是唯一可行的技術。

WPT技術是一種借助于無形介質如微波、激光、磁場和電場等實現(xiàn)電能從源端到負載端的非接觸電能傳輸技術,具有安全、靈活和可靠的優(yōu)勢。WPT技術目前已在電動汽車、植入式醫(yī)療設備、便攜式消費電子產品等領域得到了廣泛的研究與商業(yè)應用[1]。除普通民用產品外,WPT技術也不同程度地應用在水下特種設備領域[2-3]和航空領域[4-5]。因此,在空間太陽能電站中使用WPT技術的優(yōu)勢之一是該技術在其他領域相對成熟,具有較強的可參考性。除“空-地”電能傳輸?shù)膽猛?,在空間太陽能電站內部使用WPT技術相比于可能空間放電產生危險的滑環(huán)取電也具有明顯的優(yōu)勢。然而,目前國內關于空間太陽能電站WPT技術的研究內容較少且尚不完善,許多關鍵問題亟待解決。針對上述不足,本文對空間太陽能電站WPT技術的研究和應用現(xiàn)狀進行了論述,梳理出了亟待解決的主要問題和未來的研究發(fā)展方向,旨在為后續(xù)相關科研工作者提供參考和指導。首先,本文分析了空間太陽能電站使用WPT技術的必要性,介紹了用于空間太陽能電站的三種WPT技術;接著,討論了WPT技術在空間太陽能電站中的研究和應用現(xiàn)狀;最后,討論了空間太陽能電站WPT技術亟待解決的關鍵問題和研究方向。


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作者信息:

李欣宇,羅雨,葉薇薇,王正之,董碩

(上海航天電子技術研究所,上海 201100)


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