登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
随着深空探测目标距离的增加,地外长期生存技术从原位资源利用中汲取能量以确保人类可以长期参与宇宙探索任务,实现任务过程中的自给自足。原位资源利用、物质循环利用、原位储能发电是人类实现地外生存,开展地外活动的基础。发展原位储能发电技术,才能减少从地球携带的物资,使载人深空探索任务具备可行性。
本文来源:空间技术创新中心 微信公众号
1.引言
拓展生存空间、寻找地外生命,是人类孜孜不倦的追求,也是人类发展的长远目标之一,而开展深空探测是实现这一目标的必然途径,也是体现一个国家航天技术能力和空间科学水平的重要标志。经过50多年的探索,人类开展的深空探测活动已基本覆盖了月球、太阳、七大行星、小行星和彗星等太阳系各类天体,在航天工程技术和科学发现方面取得了巨大成就,但面对浩瀚宇宙,人类的探测才刚刚起步,我们的认识还很肤浅。随着人类进入空间能力的提升和航天技术的发展,深空已成为人类的重要探索领域之一。
深空探测是指脱离地球引力场,进入太阳系空间和宇宙空间的探测,是相对于近地轨道航天器而言的。国内目前将对地球以外天体开展的空间探测活动称为深空探测。这个定义更加明确了我国深空探测的对象和目的。本世纪的深空探测以太阳系空间为主(月球、火星、水星和金星、巨行星的卫星、小行星和彗星),兼顾宇宙空间的观测。随着深空探测技术的提高,人类的脚步将会到达更远的地方,深空探测的概念也会继续发展。深空探测应该实现以下几个目标:利用空间资源(能源、资源、环境);扩展生存空间;探索太阳系和宇宙(包括生命)的起源和演化;为人类社会的可持续发展服务。
深空探测的第一阶段是太阳系内探测,仅发射了少量的航天器对太阳、行星和小行星进行了初步探测,还没有系统全面地掌握深空探测技术,例如深空自主技术、新型能源与推进技术、地外基地技术、地外长期生存技术等。深空探测对认识自然科学现象、促进社会发展等方面的影响才刚刚显露出来。我们可以预见,随着航天技术的快速发展,未来往返于行星和地球之间就像往返于两个城市之间那样方便和快捷。深空探测的第二阶段是太阳系外探测,进入银河系,探测恒星系统,了解各类星系和暗物质,遨游浩渺的宇宙空间。深空探测技术的要求比当前航天技术更高,需要突破现有物理定律的约束、突破光速极限的认识、建立多维新型时空关系,才能对远在几十万光年处的星系进行探测,这些显然不是今天的科学技术或近期的科学技术所能解决的。深空探测的第二个阶段会非常漫长,中间或许会经历多次重大的科学技术革命。但我们人类一定能掌握深空探测技术,自由翱翔于宇宙星间。
深空探测任务的开展依赖于航天技术的进步和国家综合实力的提高。相对于近地航天任务,深空探测任务面对距离遥远、飞行时间长、数据传输速率有限、深空环境复杂等一系列难题,需要不断地进行技术创新与验证。未来,对深空及其中的天体探测的深度与广度直接取决于一系列关键技术突破与支撑的程度。由于大部分探测目标天体距离地球遥远,探测器通常需要消耗巨量的燃料才能实现向目标的转移,而且还可能难以获得足够的太阳能。因此,高效的能源与推进系统是进行深空探测任务的基本保障。
2 深空探测新型能源技术
深空探测任务中能源系统应具有耐恶劣环境、长寿命和高功率的特点,并不断减小辐射量。适用于未来深空探测任务使用的高效能源和储能技术主要包括:太阳能光伏发电技术、放射性同位素电源技术、核裂变电源系统技术、核聚变电源系统技术、高比能量储能技术、再生燃料电池技术、无线功率传输技术等。
太阳能光伏发电技术:将光能转化为电能的技术,未来的深空探测任务要求太阳能光伏发电系统具有更高的性能。达到技术成熟度6的标志为:能够在低光强/低温条件下(>3AU)有效地工作的太阳电池,能够在高温条件(>200℃)下长时间工作太阳电池以及太阳电池阵,具有高比功率(500-1000W/kg)太阳电池阵,具有静电清洁能力、耐辐射、防尘、可重复收拢/展开的太阳电池阵。
放射性同位素电源技术:基于放射性元素和热电转换器的电源转换技术。未来0.1-1000We功率范围的放射性同位素电源系统能够有效地支持人类探索任务。达到技术成熟度6的标志为:先进的同位素热电发电机(10-15W/kg、效率15-20%、15年寿命);先进的斯特林放射性同位素发电机(10-15W/kg、35%的效率、15年寿命);小型(1W~10W)RPS(reactor protection system,反应堆保护系统),能承受5000g的冲击,包括热源及功率转换系统。
核聚变电源技术:研究约50MW的中子反应器、高能带电粒子束直接能量转换(如行波)、高电压(1MV)、高效率电源管理与配电。发展10-100kWe电源系统;开发非常高功率(>5MWe)和非常小比质量(<5kg/kWe)空间核聚变电源。
核裂变电源技术:采用高功率核裂变系统将使得高性能的核电推进技术变为可能,理论上核裂变具有无限的燃料能量密度,不依赖于与太阳的距离及朝向,可支持大型高功率机器人任务。
高比能量储能技术:包括一次性电池和可充电蓄电池。达到技术成熟度6的标志为:一次电池,比能量达到1000Wh/kg,在低温下运行的能力(-160℃);内行星任务要求高温(450℃)一次和可充电电池;行星轨道飞行器要求寿命>20年,100000次循环,可充电电池比能量达到300Wh/kg。
飞轮储能技术:一种新型系统,将姿态控制(替代动量轮)和能量储存(取代蓄电池组)组合在一起。飞轮能够快速释放能量,能够重复完全放电而不会对系统产生危害,以及在所有电能储存介质中具有最低的自放电率。达到技术成熟度6的标志为:系统储存能量达到kWh和MWh,并且在采用碳纳米纤维后比能量达200Wh/kg,及在高可靠性和安全性的情况下满足充电寿命大于50000次和寿命大于20年。
再生燃料电池技术:再生燃料电池是目前比能量最高的储能系统,对需要兆瓦级大规模能量存储的空间任务具有很大吸引力,对于行星表面系统等大规模能量存储应用非常重要。需研发大范围能量储存应用的可再生燃料电池,达到技术成熟度6的标志为:比能量达到1500Wh/kg、充电放电效率达到70%、高可靠性和长寿命能力(10000小时)得到增强。
无线能量传输技术:通常指高功率集束,功率可通过激光束或微波传输,在未来地外长期生存中具有广阔的应用前景。
3 地外储能发电技术
随着深空探测目标距离的增加,地外长期生存技术从原位资源利用中汲取能量以确保人类可以长期参与宇宙探索任务,实现任务过程中的自给自足。原位资源利用、物质循环利用、原位储能发电是人类实现地外生存,开展地外活动的基础。发展原位储能发电技术,才能减少从地球携带的物资,使载人深空探索任务具备可行性。
地外储能发电装置通过原位能量转换和资源利用的方式实现储能发电,采用原位资源利用装置处理过的致密蓄能块,白天吸收并储存太阳辐射热,通过热电转换装置,为地外生存实验舱各装置提供电能和热能,为受控生态箱昼夜不间断提供能源供应,满足生命活动的基本能量需求。
图1 地外储能发电技术原理
载人登月和建设月球基地将是开展更远的深空探测活动前不可或缺的重要一环,为乘员和科学载荷昼夜持续不断地提供电能和热能是实现载人登月任务的重要保障。因月夜长达350小时,为满足登月舱或月球基地的能量供应要求,太阳能-储能电池和核反应堆电源均面临发射质量的巨大挑战。图2比较了在发电功率均为10kWe时,太阳能-化学储能电池、核反应堆、月壤储能发电3种不同方案的发射质量,可以看出,利用原位资源的月壤储能发电技术能够大大减少发射质量。
图2 不同方案发射质量比较
通过建立太阳辐射模型、月壤储能装置模型、热电转换模型、辐射器模型构建月壤储能发电理论模型,采用MATLAB软件进行求解,主要结果如下。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
由汉星能源打造的长亨汽车500kW/1000kWh储能电站于4月成功并网发电。项目位于合肥市经济开发区,为首家运用模块化单元级联组网技术的储能发电示范项目,标志着汉星能源储能产品实现应用场景全覆盖。项目由五个模块化单元分两组级联并网,各单元间控制组网拓扑结构稳定高效,同时采用先进的磷酸铁锂电池
北极星储能网讯,近日,广东铁塔2024年5G基站交流侧可变容量户外型新型储能柜产品研发项目中选候选人结果公示。项目共有两个标段,两家公司入选,分别为:广东海悟科技有限公司和昆宇电源股份有限公司
北极星储能网获悉,4月23日上午,安徽省枞阳县人民政府与安徽得壹能源科技有限公司举行枞阳县新型储能示范项目签约仪式。据了解,该项目是安徽省能源局建立的全省50个新型储能项目之一。项目位于枞阳县横埠镇,总投资6.5亿元,采用磷酸铁锂锂离子电池,储能电站整体建设规模为200MW/400MWh。项目建设周
北极星售电网获悉,近日,山西电力交易中心发布关于拟参与山西电力市场储能企业(第三批)名单的公示,详情如下:
北极星储能网讯,近期三一锂能6MWh集装箱式储能项目在昆山实现开工建设,标志着昆山市用户侧储能技术进入规模化应用阶段。该6MWh集装箱式储能采用磷酸铁锂电池,系统由2个储能电池舱、2个PCS交流升压舱组成。电池单元采用模块化设计,单个储能子系统模块规模为3.354MWh,包含1套中压并网开关设备(含一
北极星储能网讯,4月23日,广东省能源局发布2024年广东省重点用能单位名单。根据信息显示,共有1912家重点用能单位,其中,年综合能源消费量超过10000吨(含)标准煤的重点用能单位1120家,年综合能源消费量在5000吨(含)至10000吨(不含)标准煤的重点用能单位792家。
北极星储能网获悉,4月23日,江苏连云港经开区48MW/96MWh新型独立共享储能电站EPC工程总承包中标候选人公示。中标候选人情况如下:中标候选人第1名:连云港智源电力设计有限公司、湖南力通电力勘测设计咨询有限公司、国电南瑞南京控制系统有限公司、中国能源建设集团江苏省电力建设第三工程有限公司的
4月22日,CESC2024第二届中国国际储能大会在南京隆重开幕,为期三天的智慧储能技术及应用展览会也于23日至25日同步进行。23日是展览会开幕的第一天,同启新能源展出了最新的液冷PACK-1P104S和液冷工商业储能一体机458kWh,吸引了大批客商驻足咨询。公司技术研发和市场部的同事热情地向来宾们介绍了产品
4月17日,综铁科技建设中策橡胶(建德)有限公司电化学储能电站项目招标公告发布,项目自筹资金3029万元,规模12.5MW/23.295MWh,折合单价1.3元/Wh。本项目为交钥匙工程,位于浙江省杭州市。
4月18日,华丰能源建设杭州电化集团有限公司电化学储能电站项目招标公告(非政府采购项目)发布,项目资金来源为自筹资金3506.24万元,规模15MW/27.954MWh,折合单价1.254元/Wh。本项目为交钥匙工程。
北极星售电网获悉,近日,福建省宁德市工业和信息化局等部门发布关于印发宁德市工业领域碳达峰实施方案的通知,《方案》提到,加速构建以新能源为主体的新型电力系统,推进风光水核等清洁能源与电化学储能一体化发展,实现新能源发电精细化运行与控制,源网荷储互动、多能协同互补、用能需求智能调控。
北极星储能网获悉,据飞毛腿消息,4月22日,飞毛腿(江苏)储能系统集成基地正式挂牌成立。该基地将实现月产储能集成300-400MWh,年产能力达3-5GWh。飞毛腿(江苏)储能系统集成基地的设立,旨在深度整合先进储能技术和高效系统集成方案,为长三角乃至全国能源转型提供坚实支撑。
4月22日,华北院与华北电力大学举行重力储能交流及合作协议签订会。在中电工程副董事长,华北院公司党委书记、董事长梁政平和中国工程院院士、华北电力大学校长杨勇平的共同见证下,华北院总工程师兼副总经理孙永斌与华北电力大学副校长刘云鹏分别代表双方签订了校企联合重力储能实验平台合作协议。签
4月23日,中关村储能产业技术联盟发布2024年3月储能电池产能统计。锂离子电池制造投资降温根据CNESA全球储能数据库的不完全统计,2024年3月,全国共有26家企业公开了电池项目规划,总产能超过233.53GWh(含计划/签约/开工/投产等),投资额超过987.16亿元,环比下降4.68%。储能电池总产能达到92.98GWh
在行业降本增效诉求推动下,储能电芯容量大型化已成为发展趋势之一。从2023年开始,300Ah+等不同规格储能电芯产品正加速替代280Ah,并朝着500Ah+乃至1000Ah+快速迈进。目前,鹏辉能源、南都电源、天合储能、兰钧新能源、晶科能源等企业均已推出300Ah+容量储能电芯产品。随着大容量电芯产品不断推陈出新
破解新型储能并网和调度运用难题推动新型储能高质量发展——《国家能源局关于促进新型储能并网和调度运用的通知》政策解读中国工程院院士饶宏党的二十大报告提出“加快规划建设新型能源体系,加强能源产供储销体系建设,确保能源安全”。储能对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源
4月20日科远智慧在互动平台表示,公司目前尚未直接用AI技术赋能储能环节,不过公司在源网荷储方面有着较为成熟的解决方案与应用案例。
北极星储能网讯,4月19日,有投资者在互动问答平台对南方黑芝麻公司的储能锂电项目已经远超预计建成时间进行提问。黑芝麻回复:鉴于2023年下半年起新能源电池市场形势发生重大变化,与公司进行项目可行性研究的假设条件产生了重大差异,据此公司密切观察外部条件变化冷静面对市场重大变局,不冒进推进
在双碳目标指引下,储能在不断适应新型电力系统的特征和需求,发挥对新型电力系统的支撑作用,成为实现能源科技革命的重要保障。而储能系统产品的创新迭代,成为引领储能行业发展的强劲动力。当下,在业内集装箱储能系统主流产品仍以5MWh容量主,而在ESIE2024储能展会期间,蜂巢能源、瑞浦兰钧、比亚迪
北极星储能网讯,赣锋锂业在投资互动平台表示:目前第一代固液混合电池已初步实现量产,能量密度240~270Wh/kg,可以通过针刺安全性能测试实验,循环次数达到2000次以上,第二代固液混合电池目前处于研发阶段,能量密度可达到400Wh/kg以上,可以通过针刺实验,能够在维持高能量密度的情况下同时保持高安
4月11日,海博思创获得由知名认证机构TüVNORD颁发的组织温室气体排放&产品碳足迹核查证书。在发展理念上,海博思创把可持续发展作为核心战略之一,将环境保护、社会责任和经济效益结合起来,推动行业实现绿色、低碳以及高质量发展。此次对于应对气候变化及可持续发展开展的两项行动,分别针对了海博
北极星储能网讯,4月17日,总投资约30亿元的中德园交能融合零碳产业园暨沈阳微控磁悬浮应用产业基地项目正式开工。一期项目投资4.5亿元,主要建设研发、检测中心、生产车间、综合楼等设施,新建磁悬浮飞轮产线、高速磁悬浮电机产线,重点开发和生产主动磁悬浮飞轮储能技术和产品、高速磁悬浮电机产品。
4月22日,重庆市涪陵区发展和改革委员会发布关于做好户用屋顶光伏发电项目建设运营管理相关工作的通知,通知指出,鼓励分布式光伏“自发自用,余量上网”,减小公共电网运行压力,优先支持分布式光伏项目就近低压接入,不具备低压接入条件的地区,分布式光伏投资主体可探索汇集送出。鼓励分布式光伏投
北极星储能网获悉,4月22日,中广核新能源灵武光伏电站续租配套容量储能采购项目单一来源采购成交结果公示发布,中标人为宁夏锦洋绿储综合能源服务有限公司,成交价21.6666万元。
北极星储能网获悉,据正泰电源消息,4月,土耳其太阳能光伏展在伊斯坦布尔会展中心成功举办,正泰电源在展会期间与多家公司达成合作协议,并在展会现场举行了订单签字仪式。在土耳其乌尔法市的项目中,正泰电源将为客户提供包含275kW组串式逆变器及2.4MW/5.1MWh液冷储能系统在内的一整套光储系统解决方
曼恩斯特4月19日晚间公告,近日,公司控股子公司湖南安诚新能源有限公司(卖方)与阿拉尔汇南能源有限公司(买方)在深圳签署了《新疆兵团第一师阿拉尔2GW光伏基地项目(二期)新能源项目储能系统设备采购合同》,合同总金额为6.76亿元(含税)。合同标的:新疆兵团第一师阿拉尔2GW光伏基地项目(二期
日前,安徽省工业和信息化厅等五部门联合印发全省首个光储产业专项支持政策——《支持先进光伏和新型储能产业集群高质量发展若干政策》,文件指出,支持先进光伏和新型储能产业集群制定“一区一业一样板”的数字化转型总体工作方案,省级对符合条件的样板给予最高2000万元的奖励。对符合条件的省级典型
4月12日,中国安能发布了中国安能一局港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程EPC总承包工程储能装置设备采购项目招标公告,储能装置设备容量为20MW/40MWh。中国安能一局港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程EPC总承包工程储能装置设备采购项目招标公告1.招标条件本招标项目中国安能一局港北大圩风光互
北极星储能网获悉,据中油工程建设消息,近日,中国石油工程建设公司(英文缩写CPECC)西非公司EPC总承包,CPECC北京分公司负责设计的尼日尔油田二期Koulele-10光伏电站完成并网送电性能测试,电站及负载均平稳运行,标志着公司承建的首座海外离网规模化光伏储能电站正式投产运行。该光伏电站是离网型
北极星储能网获悉,近日,融捷股份有限公司发布了关于与关联方共同投资设立控股子公司的公告。融捷股份有限公司于2024年4月16日召开的第八届董事会第十五次会议审议通过了《关于与关联方共同投资设立控股子公司的议案》。公司拟与控股股东融捷投资控股集团有限公司共同投资设立经营光伏储能业务控股子
北极星储能网获悉,据青海日报消息,4月17日,计划总投资50亿元的中国电建集团四川工程有限公司暨青海天逸储能产业有限公司10GWh短时高频储能智造及分布式光伏项目在西宁经济技术开发区南川工业园区开工建设。此次10GWh短时高频储能智造及分布式光伏项目分三期建设,一期预计9月底建成投产,全部建成后
近日,中国能建中电工程陕西院设计国内规模最大台区分布式储能项目国内首个用户侧的分布式储能项目竣工投运!该项目覆盖面积广,总共部署安装149套台区分布式储能设备,共覆盖近8000平方公里,分布在西安市长安区、西咸新区、三原县、周至县、大荔县、富平县、铜川宜君县等七个区县内的130个村中,其中
北极星储能网获悉,4月14日,中国招标投标公共服务平台发布山西沁县广丰200MW光伏储能发电项目20MWI40MWh储能设备采购(1标段)招标公告。该项目为20MW/40MWh储能设备采购,包括储能蓄电池、PCS及35KV升压箱变设备等系统设计、生产、运输、装卸、检验、安装、调试、并网、运行等。公告如下:
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!