葛昌纯院士：向空间太阳能要电力

葛昌纯“空间太阳能发电是解决能源危机的有效途径。”近日，在接受记者采访时，中科院院士葛昌纯指出，要想从根本上解决我国和世界的能源危机，主要有两条途径：一条是利用核聚变能，另一条就是利用空间太阳能。上世纪60年代末，美国工程师Peter Glaser提出空间太阳能发电的概念，自此，国际学界对此的研究已经超过40年，而空间太阳能发电站（SSPS）的技术基础已建立起来。在葛昌纯看来，建立技术上、经济上可行的太空发电站系统，可以有效利用空间太阳能，建立巨大的可再生能源战略储备，对于保证我国的能源独立和安全、国民经济的可持续发展及服务国防建设具有重要的战略意义。与其他国家相比，我国面临着更为严重的能源问题。我国油气人均剩余可采储量仅为世界平均水平的6%。近些年来，我国致力于地面太阳能电站的建设和推广。一批批大型太阳能光伏电站相继建立起来。然而，由于受到昼夜交替、气候限制、季节变换以及地理纬度等方面的限制，太阳能的利用率低以及储能问题难于得到彻底解决，地面太阳能至今还只能作为不稳定的、非主导的可再生能源使用。“在地面建太阳能电站，由于受大气层的吸收和散射效应影响，太阳光强到地面后衰减到1.0千瓦/平方米；而如果建立空间太阳能电站，光强为1.353千瓦/平方米，且99%的时间为白天，故而具有很高的发电效率。”葛昌纯说，太空发电卫星上同等面积的太阳能电池其发电量可达地面发电量的10～15倍，地球同步卫星轨道1公里宽度的面积每年接收的太阳能总量相当于人类剩余石油的总能量。以此推算开来，如果在地球同步轨道上建设太阳能电站，当其实际转换效率为10%时，电站的总功率为21太瓦。根据2007年的数据显示，世界上所有的能源需求约为每年15太瓦。葛昌纯说，从技术上来说，在我国建设空间太阳能发电站有着相当大的现实可能性和必要性。20世纪70年代，美国就曾提出过一个20年内投资2500亿美元的预算报告，即用于建造可重复使用的两级运载器和60颗太阳能发电卫星，不过，该项目终因预算过于庞大而没有获得通过。近期，美国太平洋]煤气电力公司又宣布将与加州太阳能发电公司合作。由此，他们迈出了在外太空开发太阳能的第一步——在地球轨道上设立太阳能电池阵，然后将生成的电能转化为无线电波束传回地球，再由地面电力储备站接收，转化为电能后供应给千家万户。“在迫切的能源需求面前，发展空间太阳能发电对中国而言势在必行。”葛昌纯说。此外，葛昌纯指出，近年来，作为高端装备[1.04%]制造基础的材料科学与技术在我国迅猛发展，我国在先进能量转换材料、纳米材料、各种功能梯度材料、超轻超强结构材料、超导材料、各种复合材料和抗辐照材料等领域都取得了显著成绩，而这可以为我国发展空间太阳能电站提供重要的支撑。“目前，我国在空间太阳能发电所需一系列关键技术研发方面并不落后于美、日等发达国家。”葛昌纯说，如果像搞“两弹一星”那样，集中力量办大事，我国完全有可能引领国际空间太阳能发展。