太阳能电站光伏组件选型

光伏组件是由若干个单独的太阳电池并、串连连接起来的组件,经过严密的封装而成。光伏组件的合理选择是光伏电站建设的一大要点,这也是当前设计和建设单位在经济技术方案分析上着重考虑的一个环节。以海南省东方市太阳能光伏项目为例,归纳出海南地区太阳能电站光伏组件的选型、性能、经济特性等内容。

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

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。

太阳能电站光伏区设备安装常见问题及解决策略——以包头市固阳县33 MW地面光伏电站扶贫项目为例

太阳能光伏发电是当前新兴产业之一,文章就包头市固阳县33 MW地面光伏电站扶贫项目为例,对太阳能光伏区设备安装过程中存在的各种施工问题展开分析与探讨,并以此提出相应的解决对策,以最大限度地推动我国太阳能光伏产业向着良好方向发展。

模块化多旋转关节空间太阳能电站方案设计

文章基于多旋转关节空间太阳能电站(MR-SPS)方案,以降低远距离高压电力传输技术难度为核心,提出一种更新的模块化多旋转关节空间太阳能电站概念。该方案在分布式太阳电池分阵和多导电旋转关节基础上,对于微波发射天线阵也进行了模块化设计和分布式布局,实现了太阳电池分阵和微波发射天线分阵的一一对应,形成多个独立的太阳能发电与能量传输模块,通过模块的扩展实现整个空间太阳能电站。该方案大幅简化了空间电力传输与管理的复杂性和在轨组装的难度。同时各个模块完全独立,组装后即可单独工作,也提高了系统的可靠性。

关于空间太阳能电站电磁波接收装置的思考

随经济全球化不断发展,能源短缺已成为世界各国面临的重要问题。早在1968年,美国就提出了利用人造卫星接收太阳能来产生电能,再将电能转化成电磁波的形式,然后利用无线将电磁波传输到地球的构想。随着中国通信技术、信息技术的不断进步,研发采用微波无线能量传输技术的空间太阳能电站电磁波接收装置,能够解决传统电磁波接收天线稳定性差的缺点,提高太阳能利用率,改善能源短缺局面。

面向空间太阳能电站应用的超大规模天线阵列模块尺寸与姿态偏差效应分析

空间太阳能电站微波能量传输需要具备超大规模的相控阵列波束形成和超高精度的波束指向控制能力。采用大尺寸的基本相控电单元能够缩减天线阵列规模和微波发射通道数目,从而显著降低微波能量发射系统的构造和组装成本。然而,相控单元的尺寸越大,对天线模块的结构刚性和姿态控制精度要求越高。基于天线阵列的结构化构型设计,提出超大规模回复反射阵列的结构模块和相控电单元的尺寸分析模型,推导得到结构模块姿态偏差、电单元尺寸要求和能量传输效率的近似关系及其解析表达式,可供作为空间太阳能电站微波传能天线阵列及其波束控制方案设计的参考依据。

整体设计,任务驱动——“塔式太阳能电站”物理跨学科实践探索

跨学科实践教学设计要以“培养学生的核心素养”为目标,做到用敏锐的眼光选题、用全局的眼光设计、用具体的任务驱动。具体地,关联各学科课程标准,选定“塔式太阳能电站”物理跨学科实践主题;立足物理学科核心素养,制定学习目标;聚焦任务驱动,开展具体实践。

30厘米的突破:天基太阳能电站不再是科幻

2023年6月,美国加州理工学院的天基太阳能团队宣布,自己发射到宇宙里的SSPD-1卫星,成功演示了微波电力传输技术。在这颗卫星上携带了一个叫做“低轨道电力传输微波阵列实验”(MAPLE)的设备。正是这个小设备,证明了天基太阳能电站并不是科幻,而是可以通过努力实现的天基基础设施。

OMEGA型空间太阳能电站聚光系统设计

空间太阳能电站聚光系统的尺度在千米级,聚光系统的方案设计涉及光、机、电、热及控制等多个学科。现有的空间太阳能电站聚光系统的设计方案不同程度上存在太阳光收集效率低、收集功率波动大、聚光系统质量高、控制系统复杂等不足。因此,需要综合考虑各种因素,提出高效、稳定、轻质和控制简单的聚光系统设计方案。文章对SSPS-ALPHA方案的聚光系统作了深入分析,并基于与ALPHA方案相同的能量传输假设,针对ALPHA方案的不足提出了一种新的聚光系统设计方案,称之为SSPS-OMEGA方案。通过比对分析,在与ALPHA聚光方案相同收集功率的前提下,OMEGA聚光方案不仅可以高效、稳定地收集太阳光,而且OMEGA方案的功率质量比比ALPHA方案提升了31.68%。

多旋转关节空间太阳能电站概念方案设计

对于国际上典型的空间太阳能电站概念方案进行了分析,在此基础上提出了一种新的概念方案——多旋转关节空间太阳能电站,并给出总体构型和主要分系统初步方案设计结果。该方案采用多个相互独立的太阳电池子阵代替了传统的整体式太阳电池阵,以多个中等功率的导电旋转关节替代传统的极高功率的旋转关节,不仅解决了传统空间太阳能电站方案中的极大功率导电旋转关节技术难题,还可以避免导电关节的单点失效问题,模块化的设计也使得系统的组装和构建更加可行。

空间太阳能电站微波能量传输验证方案设计

微波能量传输技术作为空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS)的关键技术之一,目前的研究和验证工作均集中在各单项技术的突破和验证,缺乏针对SSPS系统特点的全面优化设计。文章根据SSPS的工作模式给出了全面验证空间太阳能电站微波能量传输的验证系统方案设计,对收发天线进行了一体化设计,利用了幅度近似高斯分布的发射阵列场分布设计和低反射的接收整流阵列设计,以高精度来波方向测量和高精度移相控制为波束指向控制的技术途径。对验证系统的波束收集效率进行了分析,收集效率可达94.2%,比传统均匀分布系统高出17.6%。验证系统可从系统规模缩比、波束扫描范围、发射天线口径场分布、整流天线处功率密度、反向波束控制方法等方面模拟SSPS微波能量传输工作模式,推动SSPS系统技术的发展。

空间太阳能电站聚光模式研究

空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS),是指能够在轨道上将太阳能通过工程技术手段有效采集、转化并传输到地面,再转化成为电能供地面使用的系统。聚光是空间太阳能收集的途径之一,多种SSPS方案采用了聚光方式。文章介绍了聚光式SSPS的研究现状,对现有SSPS方案中的不同聚光技术方案进行了综述分析,将空间太阳能电站聚光技术划分为3个层次,总结成4种模式,详细分析了每种模式的优点与技术难点,并对聚光式空间太阳能电站的发展提出建议。

空间太阳能电站地球同步拉普拉斯轨道动力学特性

现有关于空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS)轨道动力学的研究中,均将其放置于地球静止轨道(Geostationary Orbit,GEO),然而这并非最优的工作轨道。文章提出了一种优于GEO的地球同步拉普拉斯(Geosynchronous Laplace Plane,GLP)轨道。首先,建立了轨道运动模型及影响轨道运动的摄动模型,包括地球非球形引力摄动、日月引力摄动、太阳光压力摄动及微波反冲力摄动;然后,提出了评估空间太阳能电站轨道的3个指标:接收功率、轨道适用性和安全性,并据此分析了GLP轨道相对于GEO的优势。最后,给出了数值仿真算例。结果表明:在发电功率大致相同且满足供电需求的情况下,工作在GLP上的SSPS每年大约能节省用于轨道保持的燃料36 453.4kg。

空间太阳能电站反向波束控制仿真分析

分析几项重要的空间太阳能电站反向波束控制技术研究工作,提出空间太阳能电站微波无线能量传输(MPT)分系统的初步方案和主要参数,在此基础上建立空间太阳能电站微波波束发射和反向波束控制仿真模型,重点分析发射天线子阵列的微波馈电相位误差、频率误差和姿态误差等因素对于系统传输效率的影响,相关结论将为微波无线能量系统的设计和微波无线能量传输技术的研究提供参考。

基于单片机的微型太阳能电站低功耗系统设计

综合设计性实验是提高单片机类实验课程教学质量行之有效的手段。将实验课程内容结合社会热点问题而设计的实验教学案例,融合了单片机实验的所有知识点,提高了学生对实验课程的学习热情,激发了学生对实践教学的兴趣。让学生通过对一个具有实际工程应用背景且有现实意义的真实项目的设计,掌握一个电子产品设计的流程,使学生用自己设计的硬件系统结合软件开发实现基于单片机的微型太阳能电站低功耗控制系统的功能。该案例具有开放式、层次化、启发式等特点,极大提高了学生的动手能力和创新实践能力,在实践教学过程中取得了很好的效果。

空间太阳能电站的准对日定向姿态

针对空间太阳能电站的俯仰姿态运动,提出一种能追踪太阳运动的准对日定向(QSP)姿态方案。此方案的太阳能电池阵列在万有引力梯度力矩的作用下,始终在垂直于太阳光的方向附近作幅值约为18. 8°的振动,且几乎不需要姿态控制力矩。准对日定向姿态方案解决了大型太阳能电池阵列对日定向所需的巨大俯仰姿态控制力矩问题。准对日定向姿态的发电效率为对日定向姿态的97. 3%,对Abacus空间太阳能电站而言每年可节省燃料约36791 kg。通过数值方法得到了准对日定向姿态的精确初始条件。随后,设计了比例-微分控制器,保证了系统存在初始姿态误差的条件下收敛到准对日定向姿态。最后研究了轨道、姿态和结构振动对准对日定向姿态的影响,并发现准对日定向姿态下的结构振动幅值比对日定向姿态减小约40倍。

空间太阳能电站统一调度设计及电能管理分析

针对多旋转关节空间太阳能电站(Space Solar Power Station,SSPS),提出一种环形拓扑的电力系统架构。基于功率分层准则对SSPS电力拓扑架构进行设计,提出U1～U7共7个层级、母线电压5000V、功率等级为MW的太阳能电站电力系统。针对分层架构中多太阳电池阵子阵并联(U6层),提出分层功率平衡统一控制策略,对MPPT控制、MPPT控制+稳定直流母线电压混合控制、MPPT算法+下垂稳定直流母线电压混合控制三种控制方法开展仿真分析。结果表明,提出的基于虚拟阻抗的下垂控制策略可以有效调节、分配功率,解决了空间发电站母线电压无法稳定的问题。

1MW塔式太阳能电站蓄热系统模拟分析

以1MW塔式太阳能电站蓄热系统为研究对象,通过理论分析,建立了管壳式换热器、热罐、冷罐以及蒸汽蓄热器的动态数学模型,经验证模型具有合理性。在此基础上对蓄热系统的充、放热过程进行了模拟计算,分析研究了换热器A和C的动态特性、冷热罐内油温的动态变化以及蒸汽蓄热器的充、放热特性。模拟结果为双级蓄热系统的过程控制提供了理论依据。

光压摄动对空间太阳能电站轨道的影响研究

针对以重力梯度稳定方式设计的3种典型空间太阳能电站轨道动力学问题,提出了考虑地影和有效截面积变化的太阳光压模型.首先,采用能量方法,通过Legendre变换,引入广义动量,建立了Hamilton体系下轨道的正则方程;其次,采用辛Runge-Kutta方法求解相应的正则方程;最后通过数值试验分析,验证了模型的有效性以及数值求解方法的稳定性.同时,说明了地影和有效截面积变化对空间太阳能电站轨道有显著的影响;给出了空间太阳能电站对其半长轴、离心率以及轨道倾角的轨迹曲线,为空间太阳能电站的设计提供一种理论参考.

空间太阳能电站的轨道、姿态和结构振动的耦合动力学建模及辛求解

作为一种从太空获得清洁能源的系统,空间太阳能电站(SPS)吸引着许多国家和科研机构的关注.由于其超大、超轻的柔性结构特点,研究其在轨动力学行为时需要考虑轨道、姿态和结构振动的耦合作用.本文在考虑地球的非球形摄动影响下,建立了集成对称聚光系统(ISC)的动力学模型.通过Legendre变换引入广义动量,在Hamilton体系下建立了其轨道、姿态、轴向振动耦合的动力学方程.采用辛Runge-Kutta方法对耦合动力学方程进行数值求解.根据数值结果,分别研究了其在地球同步轨道下二阶摄动项对轨道、姿态和结构振动的影响,并分析了总能量的变化情况.