《電子技術(shù)應(yīng)用》
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無(wú)線電能傳輸技術(shù)在空間太陽(yáng)能電站中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析
電子技術(shù)應(yīng)用
李欣宇，羅雨，葉薇薇，王正之，董碩
上海航天電子技術(shù)研究所
摘要： 空間太陽(yáng)能電站是高效利用太陽(yáng)能以解決當(dāng)下嚴(yán)峻的能源危機(jī)的有效途徑，如何實(shí)現(xiàn)電能從空間太陽(yáng)能電站到地球的空-地傳輸是關(guān)鍵。無(wú)線電能傳輸技術(shù)可實(shí)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(wèn)題的有效措施。對(duì)無(wú)線電能傳輸技術(shù)在空間太陽(yáng)能電站中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并據(jù)此闡述了亟待解決的瓶頸問(wèn)題和待進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，旨在為后續(xù)相關(guān)科研工作者提供參考和指導(dǎo)。
中圖分類號(hào)：TM724 文獻(xiàn)標(biāo)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(wú)線電能傳輸技術(shù)在空間太陽(yáng)能電站中的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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(duì)能源需求的不斷提升，并且在我國(guó)已明確提出碳達(dá)峰(2030)與碳中和(2060)時(shí)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(fēng)能等能源，太陽(yáng)能由于其取之不竭的特點(diǎn)具有更高的應(yīng)用價(jià)值，而空間太陽(yáng)能電站正是高效利用太陽(yáng)能解決當(dāng)下嚴(yán)峻的能源危機(jī)的有效途徑之一?？臻g太陽(yáng)能電站的關(guān)鍵技術(shù)在于如何把電能傳輸回地面進(jìn)行使用，而從太空到地面的遠(yuǎn)距離中，無(wú)線電能傳輸（Wireless Power Transfer, WPT）技術(shù)是唯一可行的技術(shù)。

WPT技術(shù)是一種借助于無(wú)形介質(zhì)如微波、激光、磁場(chǎng)和電場(chǎng)等實(shí)現(xiàn)電能從源端到負(fù)載端的非接觸電能傳輸技術(shù)，具有安全、靈活和可靠的優(yōu)勢(shì)。WPT技術(shù)目前已在電動(dòng)汽車、植入式醫(yī)療設(shè)備、便攜式消費(fèi)電子產(chǎn)品等領(lǐng)域得到了廣泛的研究與商業(yè)應(yīng)用[1]。除普通民用產(chǎn)品外，WPT技術(shù)也不同程度地應(yīng)用在水下特種設(shè)備領(lǐng)域[2-3]和航空領(lǐng)域[4-5]。因此，在空間太陽(yáng)能電站中使用WPT技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一是該技術(shù)在其他領(lǐng)域相對(duì)成熟，具有較強(qiáng)的可參考性。除“空-地”電能傳輸?shù)膽?yīng)用外，在空間太陽(yáng)能電站內(nèi)部使用WPT技術(shù)相比于可能空間放電產(chǎn)生危險(xiǎn)的滑環(huán)取電也具有明顯的優(yōu)勢(shì)。然而，目前國(guó)內(nèi)關(guān)于空間太陽(yáng)能電站W(wǎng)PT技術(shù)的研究?jī)?nèi)容較少且尚不完善，許多關(guān)鍵問(wèn)題亟待解決。針對(duì)上述不足，本文對(duì)空間太陽(yáng)能電站W(wǎng)PT技術(shù)的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了論述，梳理出了亟待解決的主要問(wèn)題和未來(lái)的研究發(fā)展方向，旨在為后續(xù)相關(guān)科研工作者提供參考和指導(dǎo)。首先，本文分析了空間太陽(yáng)能電站使用WPT技術(shù)的必要性，介紹了用于空間太陽(yáng)能電站的三種WPT技術(shù)；接著，討論了WPT技術(shù)在空間太陽(yáng)能電站中的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀；最后，討論了空間太陽(yáng)能電站W(wǎng)PT技術(shù)亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)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(shù)研究所，上海 201100）


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