微波无线输电——解决能源危机的新希望

2016-8-10 15:59:01 人评论 次浏览 分类:科技前沿

微波无线输电(MWPT)是通过能量转换装置将电能转化为微波形式,利用发射天线向目标位置定向发送微波,再经接收装置接收并整流来实现的电能传输方式。这种传输技术适合应用于距离较长、容量较大的电能传输场合,例如将空间太阳能电站的能量传回地面,向平流层飞艇和轨道卫星供电等。

作为一种点对点的能量传输方式,MWPT具有以下特点:(1)传输距离远,功率较大;(2)能量传输系统是无质量的;(3)以光速传输能量;(4)能量传输方向可迅速变换;(5)换能器轻,可降低太空传输难度。

微波无线能量传输具有广阔的应用前景和特殊用途:(1)太阳能电站(SSPS)。通过地球同步轨道SSPS卫星采集太阳能,以微波形式传至地面,为地面提供清洁电能,有望解决人类能源危机。(2)近地小型无人飞行平台,可实现战场监测、环境监测、大气监测、天气监测、雷达探测等;还可作为移动基站。(3)服务太空科学研究。为太空中的各种卫星、飞船、轨道舱等提供能量。(4)地面能量传输。对于地形复杂、难以架设输电线路的地区,如岛屿、荒山、沙漠等,可采用微波无线输电系统传输电能,作为传统输电线路的补充。

构建“宇宙太阳能发电站”从而占领人类能源高点的构想,使得美、日、俄、法、加拿大等对微波无线输电争相开展深入的研究和试验工作。日本在微波输电技术方面的实验成果丰硕,东京大学研发了一套微波无线能量传输系统,可为正在盘旋飞行的微型无人机充电;日本三菱重工已成功进行了微波输电试验。日本政府还计划在2020年发射一颗SSPS卫星。我国在无线电能传输技术领域的研究工作起步较晚,相较于以远距离输电为目标的微波输电技术,我国主要集中在感应式非接触无线电能传输技术和磁耦谐振式无线电能传输技术的研究。国内从事微波无线输电技术研究的主要有中科院电工所、四川大学、中国电子科技大学、上海大学、中国空间技术研究院等。

我省虽暂无与微波相关的无线输电研究,但在无线输电其它领域已有进展。武大动力与机械学院团队经数年攻关研发的110千伏及220千伏高压线路监测终端无线供电装置,已通过国际权威机构检测。湖北沃普泰能源科技有限公司是国内首家以发展无线输电技术为理念的高新技术企业。我省可提前布局,加大对无线输电技术研发与应用的支持,提升我省创新力与竞争力。

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