《电子技术应用》
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无线电能传输技术在空间太阳能电站中的研究与应用现状分析
电子技术应用
李欣宇,罗雨,叶薇薇,王正之,董硕
上海航天电子技术研究所
摘要: 空间太阳能电站是高效利用太阳能以解决当下严峻的能源危机的有效途径,如何实现电能从空间太阳能电站到地球的空-地传输是关键。无线电能传输技术可实现电能的非接触传输,并且具有较高的安全性、可靠性和便捷性,是解决空-地电能传输问题的有效措施。对无线电能传输技术在空间太阳能电站中的研究与应用现状进行了分析,并据此阐述了亟待解决的瓶颈问题和待进一步发展的关键技术,旨在为后续相关科研工作者提供参考和指导。
中图分类号:TM724 文献标志码:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234473
中文引用格式: 李欣宇,罗雨,叶薇薇,等. 无线电能传输技术在空间太阳能电站中的研究与应用现状分析[J]. 电子技术应用,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

随着人类对能源需求的不断提升,并且在我国已明确提出碳达峰(2030)与碳中和(2060)时间表的情况下,清洁、可持续能源的出现迫在眉睫。相比于水能、核能和风能等能源,太阳能由于其取之不竭的特点具有更高的应用价值,而空间太阳能电站正是高效利用太阳能解决当下严峻的能源危机的有效途径之一。空间太阳能电站的关键技术在于如何把电能传输回地面进行使用,而从太空到地面的远距离中,无线电能传输(Wireless Power Transfer, WPT)技术是唯一可行的技术。

WPT技术是一种借助于无形介质如微波、激光、磁场和电场等实现电能从源端到负载端的非接触电能传输技术,具有安全、灵活和可靠的优势。WPT技术目前已在电动汽车、植入式医疗设备、便携式消费电子产品等领域得到了广泛的研究与商业应用[1]。除普通民用产品外,WPT技术也不同程度地应用在水下特种设备领域[2-3]和航空领域[4-5]。因此,在空间太阳能电站中使用WPT技术的优势之一是该技术在其他领域相对成熟,具有较强的可参考性。除“空-地”电能传输的应用外,在空间太阳能电站内部使用WPT技术相比于可能空间放电产生危险的滑环取电也具有明显的优势。然而,目前国内关于空间太阳能电站WPT技术的研究内容较少且尚不完善,许多关键问题亟待解决。针对上述不足,本文对空间太阳能电站WPT技术的研究和应用现状进行了论述,梳理出了亟待解决的主要问题和未来的研究发展方向,旨在为后续相关科研工作者提供参考和指导。首先,本文分析了空间太阳能电站使用WPT技术的必要性,介绍了用于空间太阳能电站的三种WPT技术;接着,讨论了WPT技术在空间太阳能电站中的研究和应用现状;最后,讨论了空间太阳能电站WPT技术亟待解决的关键问题和研究方向。


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作者信息:

李欣宇,罗雨,叶薇薇,王正之,董硕

(上海航天电子技术研究所,上海 201100)


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