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【行业】“光伏+储能”是如何保障中国空间站电力供应?

发布时间:2021/6/28 点击次数:415

 2021年6月17日9时22分,神舟十二号载人飞船在长征2F运载火箭的托举下,顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空,前往空间站天和核心舱,开启为期3个月的“宇宙出差”任务。可以看到,在航空舱内,科研设备、生活设施一应俱全,那么,这些设施的电力供应是如何保障的呢?

 

神舟十二号的强大的电力系统,简单来说,就是“光伏储能”的形式,高效又清洁。其供电系统主要由以下几个部分组成:能量来源——太阳;发电担当——柔性太阳电池翼;储能担当——锂离子蓄电池。

其中,太阳电池翼发电能力为18000瓦,单翼展开面积67m?,双翼展开面积超130m?。在光照区,太阳电池翼可将太阳能转化为电能,供整舱使用,同时为锂离子蓄电池储存能量;到了太阳无法照射的阴影区,蓄电池负责为整个舱体供电。材料方面,电池采用陶瓷隔膜,具备良好的防止内部短路性能;同时,电池组内使用阻燃材料,防止因高温引发燃烧,十分安全。

不过,在长达三个月的“出差”时间里,神舟十二号还是有19天的时间太阳能电池翼被遮挡、自身不能发电。这时候,可以接受来自天和核心舱的并网供电。而且,并网供电的源头很多,可以来自核心舱,可以来自货运飞船,也可以来自实验舱,具体根据飞船的能量平衡情况按需并网,足够满足用电需求。

为了确保航天员的安全,神舟十二号载人飞船采用低压电源系统,因此作为受电端,它与空间站采用单向并网供电模式,根据其与核心舱的对接口位置,电力最大可达1400瓦。但是,“供电大联盟”还有“快充”模式,采用高压电源系统的天和核心舱和天舟二号货运飞船可以实现双向并网供电;考虑到货运飞船容易受到空间站其他组合体的遮挡,也为了应对未来空间站可能会出现的极个别特殊情况,核心舱可以为货运飞船提供最高2000瓦的电力,货运飞船也能为核心舱提供1000瓦左右的电力。

经过10余年持续研究,中国在空间太阳能电站方面已经大幅缩小了与国际先进国家的水平,进入世界前列。“光伏+储能”的模式,作为空间站在太空中动力的最主要来源,如今也在地面上应用并成为趋势。

不止如此,在太空中建设的太阳能电站在未来还有望为地球输送电力。据估算,位于太空中的太阳能电池板所接受的太阳光强度为地面上的1.4倍,同时,空间太阳能电站可以摆脱昼夜和天气影响,实现24小时不间断供电。最关键的是,电站可以通过无线电波直接向有用电需求的地区供电。

自2008年起,我国已将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划。近年来,先后提出了平台非聚光型、二次对称聚光型、多旋转关节以及球型能量收集阵列等空间太阳能电站方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得了重要的进步。畅想未来,我们可以在家里安装上电磁接收装置,发出用电申请,就可以使用来自太空的清洁能源。

自4月29日天和核心舱入轨,到6月17日神舟十二号载人飞船成功发射,中国空间站在轨建造走过50天。担负使命,承载梦想;探索未知,延续奇迹。光伏能源,将与中国航天携手同行。(文章来源:太阳能光伏网)