“光伏+儲(chǔ)能”是如何保障中國(guó)空間站電力供應(yīng)？

2021年6月17日9時(shí)22分，神舟十二號(hào)載人飛船在長(zhǎng)征2F運(yùn)載火箭的托舉下，順利將聶海勝、劉伯明、湯洪波3名航天員送入太空，前往空間站天和核心艙，開(kāi)啟為期3個(gè)月的“宇宙出差”任務(wù)?？梢钥吹剑诤娇张搩?nèi)，科研設(shè)備、生活設(shè)施一應(yīng)俱全，那么，這些設(shè)施的電力供應(yīng)是如何保障的呢？

神舟十二號(hào)的強(qiáng)大的電力系統(tǒng)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是“光伏＋儲(chǔ)能”的形式，高效又清潔。其供電系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成能量來(lái)源——太陽(yáng)；發(fā)電擔(dān)當(dāng)——柔性太陽(yáng)電池翼；儲(chǔ)能擔(dān)當(dāng)——鋰離子蓄電池。

其中，太陽(yáng)電池翼發(fā)電能力為18000瓦，單翼展開(kāi)面積67m?，雙翼展開(kāi)面積超130m?。在光照區(qū)，太陽(yáng)電池翼可將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，供整艙使用，同時(shí)為鋰離子蓄電池儲(chǔ)存能量；到了太陽(yáng)無(wú)法照射的陰影區(qū)，蓄電池負(fù)責(zé)為整個(gè)艙體供電。材料方面，電池采用陶瓷隔膜，具備良好的防止內(nèi)部短路性能；同時(shí)，電池組內(nèi)使用阻燃材料，防止因高溫引發(fā)燃燒，十分安全。

不過(guò)，在長(zhǎng)達(dá)三個(gè)月的“出差”時(shí)間里，神舟十二號(hào)還是有19天的時(shí)間太陽(yáng)能電池翼被遮擋、自身不能發(fā)電。這時(shí)候，可以接受來(lái)自天和核心艙的并網(wǎng)供電。而且，并網(wǎng)供電的源頭很多，可以來(lái)自核心艙，可以來(lái)自貨運(yùn)飛船，也可以來(lái)自實(shí)驗(yàn)艙，具體根據(jù)飛船的能量平衡情況按需并網(wǎng)，足夠滿足用電需求。

為了確保航天員的安全，神舟十二號(hào)載人飛船采用低壓電源系統(tǒng)，因此作為受電端，它與空間站采用單向并網(wǎng)供電模式，根據(jù)其與核心艙的對(duì)接口位置，電力最大可達(dá)1400瓦。但是，“供電大聯(lián)盟”還有“快充”模式，采用高壓電源系統(tǒng)的天和核心艙和天舟二號(hào)貨運(yùn)飛船可以實(shí)現(xiàn)雙向并網(wǎng)供電；考慮到貨運(yùn)飛船容易受到空間站其他組合體的遮擋，也為了應(yīng)對(duì)未來(lái)空間站可能會(huì)出現(xiàn)的極個(gè)別特殊情況，核心艙可以為貨運(yùn)飛船提供最高2000瓦的電力，貨運(yùn)飛船也能為核心艙提供1000瓦左右的電力。

經(jīng)過(guò)10余年持續(xù)研究，中國(guó)在空間太陽(yáng)能電站方面已經(jīng)大幅縮小了與國(guó)際先進(jìn)國(guó)家的水平，進(jìn)入世界前列。“光伏＋儲(chǔ)能”的模式，作為空間站在太空中動(dòng)力的最主要來(lái)源，如今也在地面上應(yīng)用并成為趨勢(shì)。

不止如此，在太空中建設(shè)的太陽(yáng)能電站在未來(lái)還有望為地球輸送電力。據(jù)估算，位于太空中的太陽(yáng)能電池板所接受的太陽(yáng)光強(qiáng)度為地面上的1．4倍，同時(shí)，空間太陽(yáng)能電站可以擺脫晝夜和天氣影響，實(shí)現(xiàn)24小時(shí)不間斷供電。最關(guān)鍵的是，電站可以通過(guò)無(wú)線電波直接向有用電需求的地區(qū)供電。

自2008年起，我國(guó)已將空間太陽(yáng)能電站研發(fā)工作納入國(guó)家先期研究規(guī)劃。近年來(lái)，先后提出了平臺(tái)非聚光型、二次對(duì)稱聚光型、多旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及球型能量收集陣列等空間太陽(yáng)能電站方案，同時(shí)在無(wú)線能量傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)方面取得了重要的進(jìn)步。暢想未來(lái)，我們可以在家里安裝上電磁接收裝置，發(fā)出用電申請(qǐng)，就可以使用來(lái)自太空的清潔能源。

自4月29日天和核心艙入軌，到6月17日神舟十二號(hào)載人飛船成功發(fā)射，中國(guó)空間站在軌建造走過(guò)50天。擔(dān)負(fù)使命，承載夢(mèng)想；探索未知，延續(xù)奇跡。光伏能源，將與中國(guó)航天攜手同行。