NASA 太空太阳能设计可减少 70% 的电池使用量，减少风光发电需求

伦敦国王学院最新研究表明，太空太阳能发电技术有望成为欧洲清洁能源转型的重要突破口。到2050年，该技术可将欧洲对地面风能和太阳能发电的需求削减多达80%，并降低总体电网成本7%至15%。

全天候发电优势突出

太空太阳能发电概念最初于1968年提出，如今正逐步成为技术和经济可行性选择。研究主要作者、工程师魏鹤指出，太空太阳能发电的核心优势在于能够实现近乎连续的发电能力。

"在太空中，太阳能板可以始终面向太阳，这意味着发电可以近乎连续进行，而不像地球上的日夜周期模式，"魏鹤解释道。太空中的持续阳光照射，加上更高强度的太阳辐射，使得太空太阳能技术比受日夜和季节变化影响的地面太阳能更加高效。

太空太阳能板的运行原理类似通信卫星。它们在轨道上持续旋转以高效捕获太阳光线，将收集到的能量转换为微波并无线传输到地面接收站。地面站再将微波能量转换回电力，整合到现有电网中。

双技术路径并进策略

研究团队基于NASA设计的两种不同技术对2050年欧洲能源网格进行建模：创新定日镜群系统和成熟平面阵列系统。

定日镜设计虽处于早期开发阶段，但采用自主反射镜将阳光聚焦到集中器上，可实现99%的年运行时间。该设计预计到2050年将超越风能和太阳能发电性能，可减少电池储能需求70%以上，并将欧洲整体能源网格成本降低7%至15%。

相比之下，较为简单的平面阵列采用固定平板设计，效率相对较低，年发电时间仅60%。但其技术成熟度更高，适合在较短时间内验证概念可行性。

研究团队因此提倡"协调开发策略"，同时利用两种设计。"通过首先专注于更成熟的平面设计，我们可以验证和完善太空太阳能发电技术，同时加速更连续发电设计的研发，"魏鹤表示。

成本降低是关键挑战

尽管前景乐观，但重大经济障碍依然存在。要使定日镜和平面阵列设计具备成本效益，其年成本需分别降至地面太阳能板的14倍和9倍。研究人员指出，目前成本仍"比这些盈亏平衡点高出1-2个数量级"。

大规模实施还需要重大技术突破，特别是在大规模无线能量传输和轨道大型结构机器人装配方面。

全球竞赛已然开启

值得注意的是，这项研究首次将太空太阳能发电纳入能源系统转型框架，使其从"天马行空"的概念转变为大规模测试和政策讨论的现实议题。

目前，中国、日本、俄罗斯、美国和英国等多个国家正积极推进相关研究。据报道，中国正加速太空太阳能发电技术开发。中科院院士认为，国家需要自上而下的战略来在材料和精密控制领域追赶美国。

这一技术突破将重新定义全球清洁能源格局，为实现碳中和目标提供全新路径。