空間光伏發(fā)電站的終極目標是在任何時間，能向地球上任何地點直接供電。除此之外，其潛在應用價值主要有：作為大型空間能源基地，為空間活動提供動力；作為無線能源可以轉化為熱能直接用于重點地區(qū)的冰雪消融，以及促進植物生長等。
目前，由中國提出的“一帶一路”經(jīng)濟合作倡議已經(jīng)得到了國際范圍的廣泛認同和積極響應，推進“一帶一路”建設離不開新型能源的發(fā)展。要為“一帶一路”提供重要能源保障，建議將“空間光伏發(fā)電及其關鍵材料與關鍵技術的研究”列為國家“十三五”計劃的重大科技專項。
“一帶一路”呼喚能源革新
2015年3月28日，國家發(fā)展改革委、外交部、商務部聯(lián)合發(fā)布了《推動共建絲綢之路經(jīng)濟帶和21世紀海上絲綢之路的愿景與行動》，該行動的重點合作內容就包括積極推動水電、核電、風電、光伏等清潔、可再生能源合作。由此可見，“一帶一路”作為重要的新型經(jīng)濟合作模式，它的發(fā)展和推動離不開能源領域的合作和發(fā)展。
眾所周知，能源問題一直是影響社會發(fā)展的基礎問題。據(jù)估計，包括化石能源在內的所有能源大約僅能供人類使用二三百年。能源短缺以及大量使用化石燃料造成嚴重環(huán)境污染的問題會嚴重地制約人類社會經(jīng)濟的發(fā)展及國家的安全。
因此，積極發(fā)展水電、核電、風電、光伏等清潔、可再生能源已經(jīng)成為世界各國首要的發(fā)展目標。目前，作為一勞永逸地解決人類能源危機的終極能源，人們公認的只有兩個：其一，是在地面上建立核聚變發(fā)電站；其二，是在空間建立光伏發(fā)電站。特別是當建立核聚變發(fā)電站能否在50年內實現(xiàn)核聚變能發(fā)電商業(yè)化尚存在著爭論的情況下，空間光伏發(fā)電站（Space Solar Power Station，SPSS）在技術上有可能在20~30年內實現(xiàn)商業(yè)化的預測對人們有巨大的吸引力。
空間光伏潛力無窮
1968年，美國的Peter Glaser博士提出了建立空間光伏發(fā)電站的大膽設想，為人類解決能源與環(huán)境問題指出了一個重要方向。雖然目前SSPS計劃還沒有實現(xiàn)，但是人們已經(jīng)越來越深刻認識到，現(xiàn)代社會必須由依賴化石燃料轉變?yōu)橐揽刻烊荒茉匆员Ｗo地球環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。SPSS的基本構想是在地球同步靜止軌道（位于赤道上空36000公里的圓形軌道）衛(wèi)星上安裝大面積光伏電池，將光伏轉化為電能，然后通過微波技術將光伏轉換為微波，并傳輸?shù)降孛?，通過地面接收裝置再將微波束能轉變?yōu)殡娔堋４送?，在地球同步軌道衛(wèi)星上也可直接將光伏轉變成激光束，傳輸?shù)降孛?，然后轉變成電能或通過電解海水轉變成氫作為能源。
SSPS的終極目標是在任何時間，能向地球上任何地點直接供電。除此之外，其潛在應用價值主要有：作為大型空間能源基地，為空間活動提供動力；作為無線能源可以轉化為熱能直接用于重點地區(qū)的冰雪消融，以及促進植物生長等。
SSPS的上述特點使其成為“一帶一路”優(yōu)先發(fā)展的清潔能源的重要選擇之一。這主要體現(xiàn)在以下幾個方面：首先，SSPS是一種綠色清潔能源，而且，由于空間光伏無窮無盡，其也是一種可持續(xù)發(fā)展的新能源，符合“一帶一路”的發(fā)展理念；其次，SSPS是一種空間可移動能源，可以為“一帶一路”相關地區(qū)和國家提供全方位、移動式地面和空間能源服務；第三，SSPS是一種空間大型能源，它的構建可以為我們相關產業(yè)帶來一場新的技術革命，進而有效地促進“一帶一路”相關地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。因此，在某種程度上看，空間光伏電站的發(fā)展可以為“一帶一路”的實施提供重要的能源保障。
讓SSPS為“一帶一路”保駕護航
事實上，SSPS計劃在上世紀末就已經(jīng)引起中國科學家的注意。上世紀90年代，我國就開展了大量的論證和前期的研究工作，在總體設計、航天技術、材料技術、無線能量傳輸技術、空間組裝技術等關鍵技術方面都取得了不少進展和階段性的成果。
目前看來，我國建立空間光伏電站的機遇已經(jīng)來臨，已經(jīng)具備建立空間光伏電站的基礎。首先，在光伏電池技術方面，我國已經(jīng)開始在推廣光伏光伏發(fā)電系統(tǒng)，到2010年，我國光伏光伏發(fā)電總容量將達到40萬千瓦，2020年將達到220萬千瓦，我國已具備了太陽電池的技術基礎與空間應用能力。其次，在空間技術基礎方面，我國在人造衛(wèi)星、載人航天和深空探測三個航天技術領域實現(xiàn)了新跨越，尤其是神舟載人飛船和標志深空探測能力的嫦娥一號的發(fā)射成功，使我國步入了世界航空航天技術領域的超級強國之列。而且，目前我國已有多種型號的長征系列運載火箭，輸送的有效載荷也越來越大，已能承擔國際上各種衛(wèi)星的發(fā)射業(yè)務。因此，在地球同步軌道建立一個空間光伏衛(wèi)星電站已經(jīng)可以規(guī)劃和實施。第三，在無線電能傳輸技術（WPT）基礎方面，作為空間光伏發(fā)電的主要關鍵技術，WPT（Wireless Power Transmission）在能量傳輸方面起重要作用。目前我國在微波傳輸和激光傳輸領域已取得顯著成績，尤其是在大功率激光發(fā)射器件和大功率微波天線方面。因此，在WPT技術上只要認真組織，對WPT在輸能的功率、效率與精度控制等方面進行技術攻關，完全可以掌握應用于空間電站的WPT技術。
空間光伏發(fā)電已引起我國政府的高度重視。中國空間技術研究院等單位已經(jīng)對空間光伏電站總體方案進行了論證，北京科技大學等單位也已經(jīng)對SSPS關鍵材料進行了論證和研發(fā)。但是，迄今為止，空間光伏發(fā)電還沒有被列為國家的重大項目和國際合作的重大項目。
我們應該充分意識到空間光伏電站在“一帶一路”建設中的作用，應該大力加速空間光伏電站建設，力爭盡早把空間光伏發(fā)電列為發(fā)展國民經(jīng)濟的重大長遠項目和國家重大科技專項；盡快成立國家空間光伏發(fā)電站推進委員會，協(xié)調各部委多渠道持續(xù)進行關鍵技術攻關；實行“政產學研用金”六結合，形成國家投入和市場推動的創(chuàng)新投資機制，主導成立國際合作機構推動空間光伏發(fā)電站的國際化，為“一帶一路”建設保駕護航。
來源：中國科學報
