充分利用太陽能是人類社會(huì)發(fā)展的必然

    能源是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的主要物質(zhì)基礎(chǔ)。能源問題是制約我國(guó)以及全世界社會(huì)與經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的極為重要的問題。以煤、氣和石油等為主的傳統(tǒng)能源在人類社會(huì)的發(fā)展中起到了非常重要的作用，而且在未來的一段時(shí)間內(nèi)仍將是人類的主要能源。這類消耗型傳統(tǒng)能源不僅在未來幾十年到百余年間將消耗到無力支撐世界發(fā)展的程度，而且對(duì)全球氣候變化的負(fù)面影響，可能也會(huì)令人類無法承受。對(duì)這種嚴(yán)峻的局面，世界各國(guó)都在大力尋求和發(fā)展新的、清潔的能源，開發(fā)可再生能源。在所有可再生能源中，太陽能是最豐富、最清潔的。充分利用太陽能可能將成為解決人類長(zhǎng)期能源和環(huán)境問題的最終答案。

    太陽是一個(gè)巨大的核聚變反應(yīng)堆，距離地球平均約1.5億千米，輻射到地球的能量?jī)H為其總發(fā)射能量的22億分之一左右，但這份太陽能對(duì)地球而言，卻是地球賴以存活的非常巨大的能量。太陽一秒鐘輻射到地球的能量，相當(dāng)于燃燒500萬噸優(yōu)質(zhì)煤所發(fā)出的能量。太陽作為一個(gè)穩(wěn)定的能源還可持續(xù)輻射數(shù)十億年。太陽能是直接的電磁波輻射，在利用時(shí)沒有化學(xué)或核變過程，不會(huì)對(duì)氣候、環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響�？梢哉f太陽能是大自然賜予人類的取之不盡、用之不竭的、清潔的能源。

    從地面到空間軌道，甚至到月球上都可以利用太陽能。地面因受晝夜，大氣層的反射、散射、吸收，以及地區(qū)緯度、天氣等的影響，能夠利用的太陽能平均為每平方米250瓦左右，但是，地面面積很大，輻射到地面的總能量也十分巨大，平均輻射到地球上的能量，可達(dá)百億兆瓦的量級(jí)。此項(xiàng)由太陽天然供給的巨大能量，除天然利用之外，還應(yīng)大力加強(qiáng)人為的開發(fā)充分利用。由于太陽輻射到地面上的波動(dòng)性太大，每天每時(shí)都在變化，每天都有從零到最大輻射、從最大輻射到零的循環(huán)大波動(dòng)。

    地面太陽能的利用，一般都要有相應(yīng)的儲(chǔ)能設(shè)備與之配合。在地面利用太陽能發(fā)電，一天只有白晝能獲得太陽輻射發(fā)電，就是在白晝，還會(huì)受到云、霧、雨、雪和塵埃的影響，達(dá)到全額發(fā)電的時(shí)間也不是全部。因此，地面太陽能電站一般只宜進(jìn)入電網(wǎng)，作為輔助和調(diào)節(jié)電站使用。

    要把地面太陽能電站作為主力電站使用，必須解決諸多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的問題。

    例如，應(yīng)能提供所需容量的地面太陽能電站的蓄電系統(tǒng)，這類系統(tǒng)大到一定程度，例如萬千瓦級(jí)以上，技術(shù)上難度很大，即使技術(shù)上可突破，在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境方面也需付出很多，是否值得都是疑問。又如主力電站需要晝夜供電，因此這樣的地面太陽能電站，需要的容量應(yīng)是白晝供電加夜晚儲(chǔ)電之和。按晝夜供電量相等粗估，是調(diào)節(jié)補(bǔ)充電站的兩倍。兩倍容量再加上蓄電系統(tǒng)組成的電站，必然是高成本的電站，恐難普遍發(fā)展。只有在環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件值得高價(jià)投資的情況下才宜發(fā)展。因此，發(fā)展地面太陽能電站一般還不能當(dāng)做替代消耗性燃料的主力電站的有效途徑看待。

    航天器的能源主要是太陽能。幾乎所有的航天器都有太陽能發(fā)電和蓄電池儲(chǔ)電的供電系統(tǒng)。這是因?yàn)槌�了地球同步軌道外，所有的地球軌道上都有太陽輻射波�?dòng)大的問題。在地球的同步軌道上，太陽輻射的波動(dòng)很小，一年中僅在春分和秋分前后45天，每天有十幾分鐘到70多分鐘的地球遮擋，累計(jì)一年小于4天，也就是說在99%的時(shí)間內(nèi)均可穩(wěn)定接收太陽能。

    在此軌道上的不同定點(diǎn)位置上，發(fā)生地球遮擋的時(shí)間不同，在不同定點(diǎn)建設(shè)太陽能電站，可以互補(bǔ)抵消太陽能輻射的波動(dòng)。因此，空間太陽能電站基本上沒有發(fā)電的波動(dòng)，無需蓄電系統(tǒng)配套，可作為主力電站使用。在此軌道上，由于太陽光線不會(huì)被大氣減弱，也不受季節(jié)、晝夜變化的影響，可直接受到太陽光的照射，能接收的太陽輻射可達(dá)每平方米1353瓦，是地面的5倍以上。僅在地球靜止軌道（高度3.6萬千米）上，一條10千米寬、1000千米長(zhǎng)的太陽能接收帶，就可以連續(xù)接收高達(dá)135億千瓦的太陽輻射，而地球同步軌道的帶長(zhǎng)達(dá)26萬多千米。

    利用能提供非常巨大、穩(wěn)定的太陽能的這一空間帶，解決我國(guó)及世界未來的能源問題，應(yīng)是符合科學(xué)發(fā)展觀的明智之舉。

    空間太陽能電站的研發(fā)概述

    從長(zhǎng)遠(yuǎn)、可持續(xù)發(fā)展的角度看，利用新的、清潔的、取用不竭的太陽能在地球同步軌道上發(fā)電，建設(shè)空間太陽能電站（也稱天基太陽能電站，以下簡(jiǎn)稱空間電站），以無線電力傳輸方式向地面供電，替代現(xiàn)在的以燃油、燃?xì)夂腿济簽橹鞯陌l(fā)電和有線電力傳輸方式，是一條長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展和對(duì)應(yīng)全球能源危機(jī)和氣候變暖的有希望的途徑。

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