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【科技日报】军民携手让太空电能“下凡”

科技日报作者 : 雍黎

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摘要
在距离地面3.6万公里的太空,建太阳能电站,向地面提供电力,这一看似“天方夜谭”的项目却在重庆落地。近日,在重庆璧山举行的空间太阳能电站技术暨第三届重庆军民深度融合产业发展交流会上,璧山区与重庆大学、中国空间技术研究院西安分院、西安电子科技大学联合签署合作协议。这标志着我国空间太阳能电站实验基地在璧山启动建设。

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在距离地面3.6万公里的太空,建太阳能电站,向地面提供电力,这一看似“天方夜谭”的项目却在重庆落地。近日,在重庆璧山举行的空间太阳能电站技术暨第三届重庆军民深度融合产业发展交流会上,璧山区与重庆大学、中国空间技术研究院西安分院、西安电子科技大学联合签署合作协议。这标志着我国空间太阳能电站实验基地在璧山启动建设。

这样的项目为什么会落地重庆?这与重庆军民融合协同创新研究院(以下简称创新研究院)的探索分不开。

建空间太阳能电站不是天方夜谭

空间太阳能电站即在地球同步轨道上建立太阳能电站收集太阳能,并通过无线能量传输方式向地面提供持续电力的天地一体化发电系统。

中国工程院院士、重庆大学教授杨士中介绍,因为太阳能经过大气层时会衰减,在地面上的利用率并不高,不过在太空中,太阳能却非常充裕。每平方米太阳能电池在我国西北地区的最高发电功率约0.4千瓦,在平流层的发电功率达7千瓦—8千瓦,而在距离地球表面约3.6万公里的地球同步轨道上,发电功率可达10千瓦—14千瓦。如果能够攻克空间太阳能发电技术,则从根本上可以解决人类对清洁能源和环境保护的需求。因此,空间太阳能电站被称为“能源领域的伟大变革”。

目前,美国、日本等国家已在空间太阳能电站领域展开研究。2008年,我国将空间太阳能电站研发工作纳入国家先期研究规划,近年来提出了平台非聚光型、二次对称聚光型等空间太阳能电站方案,同时在无线能量传输等关键技术方面取得重大进步。

然而,在3.6万公里的太空建电站,绝非易事,需要攻克材料运送、太空制造、电能运输等技术难题。2015年,杨士中团队率先发起微波输能与空间太阳能电站领域攻关,目前已完成了一套具备高空系留锚定能力的氦气浮空平台及其微波输能载荷的研制。

下一步的研究不仅需要场地,更要集众智、汇众力,汇聚多方资源。在哪里做?如何做?需要有一个创新试点区。

产业研究基地让好项目有了落脚点

2016年11月21日,重庆市璧山区成立了重庆军民融合协同创新研究院。该院由璧山高新区联合国防科工局经济技术发展中心、重庆大学教育部深空探测联合研究中心、上海宇航系统工程研究所、中国电子科技集团第十一研究所、重庆科学技术研究院等高校院所共同组建。

创新研究院副院长谢更新介绍,成立该院就是希望积极落实国家军民融合发展战略,抓住国家和重庆市建设国家军民融合创新示范区契机,加快军民技术转移和军民科技成果转化,在重庆市军民融合发展领域先行先试,将其打造为全国具有影响力的军民融合发展创新平台。

“重庆大学目前把璧山作为军民融合的产业研究基地,将国防技术进行转移转化。”重庆大学副校长廖瑞金说,太空太阳能电站就是其中一项主要的合作。璧山空间太阳能电站实验基地技术团队以重庆大学杨士中团队为主,联合重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室、西安电子科技大学段宝岩院士团队、中国空间技术研究院西安分院微波技术重点实验室、中国航天科技集团钱学森空间技术实验室空间能源技术研究中心等单位共同组建。

璧山实验基地主要承担的任务包括:构建基于临近空间浮空平台的小型太阳能电站,并实现空对地微波(和激光)无线传能,地面接收装置再将微波或激光束能转变为电能,送入重庆供电网。最终完成空间太阳能电站的相关模拟实验。

廖瑞金说,太空太阳能电站的建设既是长远之策,又是系统工程。在璧山实验基地进行前期演示模拟与验证,将为未来中国真正在太空建立太阳能电站打下基础。也通过重庆大学和璧山高新区建设科学研究实验平台,为国内乃至全球科学家搭建太空能源技术的公共平台,并将部分科研成果进行转化。

搭建平台加速技术转移转化

“创新研究院重点围绕人工智能、新一代信息技术、空间信息、新型材料等军民两用新技术领域,联合各方资源开展合作研究。”谢更新介绍,自2016年创新研究院成立以来,联合地方高校、科研院所、军工及民营企业等协同创新,推进军民融合深度发展,开启科技成果转化快捷通道,成效显著。

如何让军民两用技术资源的共享和转移转化更加顺畅?

“空间太阳能电站的建设是一项宏伟的系统工程,涉及众多重要技术领域,我们鼓励更多的民营企业参与其中,也欢迎致力于相关领域研究的单位和专家共同加入。”谢更新表示,创新研究院正在积极对接重庆科技大市场等机构,并得到国家国防科工局的支持,在璧山设立了国防科技工业局经济技术中心(原协作配套中心)西南工作部,搭建集科研政策咨询、科技要素价值评估、科技资源共享、市场交易、技术转移孵化等于一体的军民两用技术转移转化交易平台。

同时,创新研究院还在积极打造国家级军民融合高端创新型孵化器。以科技型创业企业为服务对象,依托军民融合产业联盟,完善充实科技型中小企业共享服务平台,挖掘优秀军民两用技术成果,扶持和培育“民参军”“军转民”科技成果产业化。

新体系打造军民融合发展高地

谢更新说,以建设太空电站为契机,璧山将以承接国家重大科学工程为战略布局,推动重大科学装置集群落地,建设国家重点实验室、新型研发机构、知名企业研发中心、新型孵化器等科技平台,创新引智,打造以太空电站为中心的新能源产业技术聚集区。除此之外,重庆大学在特种机器人、微纳传感器等军民两用技术上的成果也将在这里得到转化。

“目前我们已成立得润汽车电子研究院、众泰新能源汽车研究院、黄桷树智能传感器研究院、瑞普智能机器人研究院4个专业研究院。”谢更新说,创新研究院按照“1+10+N”创新体系建设。“1”即重庆军民融合协同创新研究院,“10”指10个左右专业研究院,“N”即企业各类创新研发机构,促进40%以上规上工业企业建立研发机构。

谢更新表示,研究院按照“发展一个、培育一个、成熟一个、启动一个”的原则,选择有影响力的龙头企业或吸引大型军民企业来璧山建立专业研究院。这样能提升核心技术创新能力,引领技术发展方向;又能以技术和产品为目标,在创新能力突出、R&D投入占比高的中小企业建立研究所和企业技术研发中心,提高企业产品的竞争力。

同时,为了更好地促进军地合作,加速科研项目转化落地,创新研究院还成立了军民融合产业联盟。以红宇精工为理事长单位,联合青山、嘉陵、虎溪电机等重点军工企业和有能力、有基础、有意向的民营企业成立璧山军民融合产业联盟,集聚优势资源,打造军民融合发展高地。

来源:科技日报

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