太陽能發(fā)電與空間太陽能發(fā)電站

雷仕湛　毛書正　閆海生

2018年12月6日.我國在重慶璧山區(qū)啟動建設(shè)首個空間太陽能發(fā)電站實驗基地，在36000干米外的太空建兆瓦級太陽能發(fā)電站，為空間太陽能電站最終進入商業(yè)化邁出了重大一步。

太陽能是清潔能源，而且存儲量巨大，可以說是用之不竭的能源。21世紀以來，隨著世界能源價格的不斷攀升和環(huán)境的日益惡化，越來越多的國家、組織、企業(yè)和個人，包括軍方都開始關(guān)注太陽能。

太陽能源自太陽內(nèi)部的熱核聚變。太陽中心的溫度高達1500萬攝氏度，壓力也十分巨大。在這種高溫、高壓條件下，太陽物質(zhì)的氫原子結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，結(jié)果發(fā)生如下的原子核聚合反應(yīng)，同時釋放出能量：

[1]D+D→'He+n，釋放能量5.12x10-12焦耳

D+D→T+p，釋放能量6.21x10-13焦耳

[2]D+T→'He+n，釋放能量2.82x10-12焦耳

在，上述原子核聚合反應(yīng)式中，字母D代表氫的同位素氘原子核，它由一個質(zhì)子和一個中子組成，字母T代表氫的同位素氚原子核，它由一個質(zhì)子和2個中子組成;n代表中子，p代表質(zhì)子，'He和"He分別代表原子核中含有不同數(shù)量中子的氦原子核。如果所有的氘原子核都按方式[1]進行核聚合反應(yīng)，1克氘原子核將產(chǎn)生3500億焦耳能量，相當(dāng)于12000噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒產(chǎn)生的能量，或者相當(dāng)于燃燒15噸汽油產(chǎn)生的能量;如果是按方式[2]進行聚合反應(yīng)，即一個氘原子核與一個氚原子核發(fā)生核聚合反應(yīng)，釋放的能量還更大。所以太陽能夠輻射出巨大的能量，每秒向四周空間輻射的能量高達3.8x1020焦耳，每年到達地球表面上的太陽輻射能量約相當(dāng)于130萬億噸煤燃燒產(chǎn)生的能量，是現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。

同時，太陽有著巨大的質(zhì)量。太陽的質(zhì)量為1.98x1033克。在這巨大的質(zhì)量中，有71%是氫氣，根據(jù)太陽產(chǎn)生的能量速率估算，氫氣的儲量足夠維持太陽發(fā)光、發(fā)熱上百億年，可以說太陽的能量是用之不竭的。

此外，太陽能還有2個特點：①廣布性，太陽光普照大地，沒有地域的限制，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼都可直接開發(fā)和利用，且無需開采和運輸。②環(huán)保性，開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。

各種生產(chǎn)活動、生命活動都需要能量，如植物的生長、生存需要太陽能;人類本身的成長、健康也需要太陽能。在生活、生產(chǎn)中所需要的各種能量絕大部分都是直接或者間接地來自太陽能。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代演變形成的一次性能源。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能更是將成為人類使用能源的重要組成部分。開發(fā)利用太陽能對于解決世界能源緊張和環(huán)境污染問題有著重大意義，并受到了世界各國的高度重視。

太陽能發(fā)電

科學(xué)家提出了各種太陽能利用技術(shù)，太陽能發(fā)電站是其中最重要的技術(shù)之一。

太陽能發(fā)電主要有兩類：太陽能熱力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電。

太陽能熱力發(fā)電

這是太陽能光熱應(yīng)用最重要的形式，即利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能進行發(fā)電，屬于太陽能高溫?zé)崂眉夹g(shù)。其工作基本原理是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動汽輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，前一過程為光一熱轉(zhuǎn)換，后一過程為熱一電轉(zhuǎn)換，或者說這是通過集熱器代替了常規(guī)鍋爐，用太陽能熱力系統(tǒng)帶動發(fā)電機發(fā)電，世界上現(xiàn)在已經(jīng)先后建立了幾十座太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)。大功率的太陽能熱力發(fā)電系統(tǒng)常需要較大的占地面積，因此，太陽能熱力發(fā)電特別適合于偏遠地區(qū)和電力輸送困難的地區(qū)，尤其適合于我國的西部地區(qū)。

太陽能熱力發(fā)電系統(tǒng)要求集熱溫度高，這需采用聚焦型集熱器，以提高太陽光光能流密度。根據(jù)使用的集熱器類型，目前的熱發(fā)電系統(tǒng)主要有3種類型：槽式線聚焦系統(tǒng)、塔式系統(tǒng)和碟式系統(tǒng)。研究成果表明，其中的太陽能塔式熱發(fā)電是最有可能實現(xiàn)大功率發(fā)電、替代常規(guī)能源的最經(jīng)濟手段之一。

槽式太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)?這是利用拋物柱面槽式反射鏡將陽光聚焦到管狀的太陽光接收器上，并將管內(nèi)傳熱工質(zhì)加熱，在換熱器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，推動常規(guī)汽輪機發(fā)電。拋物面可對太陽進行一維跟蹤，聚光比在10～100之間，產(chǎn)生的溫度可達400攝氏度。槽式太陽能熱發(fā)電最大的優(yōu)點是多聚光器集熱器可以同步跟蹤，故跟蹤控制代價大為降低;缺點是能量在集中過程中依賴管道和泵管道系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)比塔式電站要復(fù)雜得多;此外熱量損失較大，降低了系統(tǒng)的凈輸出功率和效率。

碟式太陽能熱發(fā)電?這是由許多鏡子組成的拋物面反射鏡，接收器在拋物面的焦點上，借助于雙軸跟蹤系統(tǒng)將接收的太陽能集中在其焦點的接收器上，接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)被加熱到750攝氏度左右，并驅(qū)動熱電轉(zhuǎn)換裝置，比如斯特林發(fā)動機或朗肯循環(huán)熱機等，從而將熱能轉(zhuǎn)換成電能。單個碟式斯特林發(fā)電裝置的容量范圍在5～50千瓦之間。用氦氣或氫氣作為工質(zhì)，工作溫度可達800攝氏度。這種發(fā)電系統(tǒng)可以是單獨的裝置，也可以是由碟群構(gòu)成以輸出大容量電力。

塔式系統(tǒng)塔式?太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本形式是利用一組獨立跟蹤太陽的定日鏡，將陽光聚焦到一個固定在塔頂部的太陽能接收器上;接收器將采集的太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，通過接收器的氣體可被加熱到1200攝氏度;熱能由蓄熱裝置收集，并由裝置內(nèi)的工作流體通過熱力循環(huán)將熱能傳輸至動力設(shè)備（汽輪機或燃氣輪機）并帶動發(fā)電機發(fā)電。塔式太陽能熱發(fā)電的特點是：采用高溫熔融鹽來蓄熱儲能，聚光比高，容易達到較高的工作溫度，接收器散熱面積相對較小，可以得到較高的光熱轉(zhuǎn)換效率，這種電站的運行參數(shù)與高溫高壓的常規(guī)熱電站基本一致，因而不僅有較高的熱機效率，而且容易獲得配套設(shè)備。

太陽能光伏發(fā)電

這是太陽能光電利用的主要形式，根據(jù)光生伏特效應(yīng)，利用太陽能電池將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能。從理論上講，光伏發(fā)電技術(shù)可以用于任何需要電能的場合，上至航天器，下至家用電器;大到兆瓦級電站，小到玩具，光伏電源無處不在。

太陽能光伏發(fā)電的關(guān)鍵部件之一是太陽能電池，現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)了多種類型太陽能電池，主要有硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池、有機半導(dǎo)體太陽能電池、納米晶體太陽能電池和薄膜太陽能電池等。

硅太陽能電池?這是以晶體硅為主要材料制備的太陽能電池，包括單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池，單晶硅太陽能電池是研究和開發(fā)最早的太陽能電池材料，并保持著目前最高太陽能電池轉(zhuǎn)換效率紀錄。上海一家薄膜公司采用在硅表面鍍特殊薄膜層，并將電池板作適當(dāng)布局能量轉(zhuǎn)換效率高達60%。目前，制造這種太陽能電池的技術(shù)最為成熟。但是，單晶硅太陽能電池成本較高，為了降低成本，研發(fā)了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作為單晶硅太陽能電池的替代產(chǎn)品。

多晶硅和單晶硅的本質(zhì)區(qū)別在于多晶硅內(nèi)存在晶界，晶體顆粒很小。多晶硅太陽能電池成本低廉，但是轉(zhuǎn)化效率比單晶硅電池低，其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。通過在材料表面鍍特殊膜層，并將電池板作適當(dāng)布局，能量轉(zhuǎn)換效率高達50%。

多元化合物太陽能電池?其材料為無機鹽，主要包括砷化鎵Ⅲ-V族化合物、硫化鎘、銅鋼硒電池等。

硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，砷化鎵（GaAs）Ⅲ-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強，對熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但由于GaAs的成本較高，目前主要應(yīng)用于航天領(lǐng)域。為了充分應(yīng)用太陽能，還發(fā)明了疊層電池，GaAs的疊層電池轉(zhuǎn)化率高達35%。

銅鋼硒電池（CulnSe2）具有適合的光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣，具有價格低廉、性能良好和工藝簡單等優(yōu)點，將成為今后發(fā)展太陽能電池的一個重要方向。唯一的問題是其材料來源，由于鋼和硒都是比較稀有的元素，因此，這類電池的發(fā)展又必然受到限制。

有機半導(dǎo)體太陽能電池?這是含有碳一碳（C-C）鍵并且導(dǎo)電能力介于絕緣體和金屬之間的太陽能電池。有機半導(dǎo)體可分為3類：高聚物P3HT;電荷轉(zhuǎn)移物，如PCBM、芳烴一金屬鹵化物等;分子晶體，如酞花菁銅等。它們有可能在非常低的溫度下，以低廉的價格進行大面積的光伏電池制備。有機半導(dǎo)體太陽能電池目前雖然光電轉(zhuǎn)換效率低，但具備制備工藝簡單、電池可以彎曲.柔韌性好等優(yōu)點。

納米晶體太陽能電池納米TiO2晶體是新近發(fā)展的、非常熱門的太陽能電池材料。其最大的優(yōu)點在于導(dǎo)電機制建立在多數(shù)載流子的傳輸上，因此可允許使用純度相對較低的原料，具有廉價的成本、簡單的工藝及穩(wěn)定的性能。其光電效率穩(wěn)定在10%以上，制作成本僅為硅太陽能電池的1/5～1/10。壽命能達到20年。在空間太陽能發(fā)電站中，考慮到大型工程的施工成本，納米TiO2是一個比較理想的選擇。

薄膜太陽能電池?這是用單質(zhì)元素薄膜、無機化合物薄膜或者有機材料薄膜等制作的太陽能電池，通常其厚度為1～2微米。這些薄膜通常用化學(xué)氣相沉積、真空蒸鍍、輝光放電、濺射等方法制得。目前主要有非晶硅薄膜太陽能電池、多晶硅薄膜太陽能電池、化合物半導(dǎo)體薄膜太陽能電池、納米晶體薄膜太陽能電池、微晶硅薄膜太陽能電池和鈣鈦礦太陽能電池等。鈣鈦礦太陽能電池是一種新型薄膜太陽能電池，具有制備簡單、光電轉(zhuǎn)換效率高、成本不高、可制備柔性器件等一系列優(yōu)點。

不過，太陽能在地面上的利用率不高，產(chǎn)生的電功率也并不穩(wěn)定。因此科學(xué)家一直在研究在外太空建立太陽能發(fā)電站，并將發(fā)電產(chǎn)生的電能傳輸回地球的工作方案。近年來，空間太陽能電站技術(shù)已經(jīng)成為中國、美國、日本等國家著力攻堅的未來新能源技術(shù)。

空間太陽能發(fā)電站

空間太陽能發(fā)電站也稱太空太陽能電站，是指在空間將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再通過無線能量傳輸方式傳輸?shù)降孛妫⑷穗娏ο到y(tǒng)，供用戶使用。

在太空建立太陽能電站的最大優(yōu)勢在于，它幾乎可以不間斷地為地面提供清潔的可再生能源。如果能夠有效地利用空間太陽能，將可以為人類提供巨大的、無盡的清潔能源儲備。假設(shè)在空間地球靜止軌道上每間隔0.5°（間距約為360千米）布置一.個太空發(fā)電站，每個太空發(fā)電站的發(fā)電功率為5吉瓦，則可以為地面連續(xù)提供約3.6x10°千瓦的電力。同時巨大的空間供電還可以用于地面的海水淡化、制氫等，即可以用于制造其他的清潔能源。同時，太空發(fā)電站作為一種大型的空間供電基礎(chǔ)設(shè)施，覆蓋面非常寬，可以靈活地用于地面移動目標(biāo)的供電和緊急情況下的供電，包括偏遠地區(qū)、海島、災(zāi)區(qū)等。此外，太空發(fā)電站可以實現(xiàn)對可視范圍內(nèi)的低軌、中軌和高軌航天器供電，未來也可以利用太空發(fā)電站直接進行空間燃料生產(chǎn).為空間加工生產(chǎn)制造提供動力，使得未來的空間工業(yè)發(fā)展變成現(xiàn)實。

太空中的太陽能沒有受到大氣層的阻隔，接受太陽光的強度是地球上的8～10倍，同樣面積的太陽能電池獲得的太陽能量將比在地面上多許多倍。安裝在太空中的太陽能發(fā)電站，因為不受雨天、云層和夜晚的影響，在太空可以24小時持續(xù)不斷地接收太陽光能量，解決了地面太陽能發(fā)電站的間斷性和穩(wěn)定性的問題。在太空是微重力區(qū)域，不受重力影響，所以，在太空建造的太陽能發(fā)電裝置可以做得很大，相應(yīng)地也就能夠獲得很大的太陽能電能，而且設(shè)備使用壽命還很長。

科學(xué)家還在太空發(fā)電站的基礎(chǔ)上提出了另外一種可能的大功率空間電站，即月球太陽能發(fā)電站，這是利用月球的資源建立月表太陽能發(fā)電站，并向地球輸電。月表環(huán)境非常適合于建造大面積太陽能發(fā)電站。月表太陽光照條件穩(wěn)定，不存在空氣和水汽的影響，不會影響大面積薄膜太陽能裝置的性能。采用轉(zhuǎn)化效率為10%的太陽電池，就可以讓面積1平方千米的太陽能電池板產(chǎn)生130兆瓦的電能;而且月球的星體力學(xué)條件穩(wěn)定，不受天氣.地震活動和生物過程的影響。同時，月球礦物質(zhì)十分豐富，月塵和巖石材料包含了至少20%的硅、40%的氧、10%的金屬，可以直接進行月球原位資源生產(chǎn)建造太陽能電站所需的各種部件。

太空太陽能發(fā)電站的關(guān)鍵技術(shù)主要有電能無線傳輸技術(shù)、電能存儲技術(shù)。

電能無線傳輸

只有實現(xiàn)電能的遠距離無線傳輸，才能真正使將太陽能電站搬到太空成為可能。電能無線傳輸技術(shù)按傳輸機理的不同可分為磁感應(yīng)耦合式、磁耦合諧振式、微波輻射式、激光方式、電場耦合式及超聲波方式等;按電磁場距離場源的遠近可分為近場耦合式和遠場輻射式。其中，磁感應(yīng)耦合式、磁耦合諧振式和電場耦合式為近距離傳輸，微波輻射式和激光方式為遠距離傳輸。

微波輻射無線電能傳輸系統(tǒng)?所謂微波輸電能，就是通過微波源把電能轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉?，然后由天線發(fā)射出去;大功率的微波束通過自由空間后被地面的接收天線收集，經(jīng)微波整流器重新轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，或者說這種電能傳輸實質(zhì)上就是用微波束來代替輸電導(dǎo)線，通過自由空間把電能從空間一個地方輸送到另一個地方。

微波無線電能傳輸是空間太陽能電站研究較多的電能傳輸方式，它具有較高的轉(zhuǎn)化和傳輸效率。微波在特定頻段上在大氣、云層穿透性非常好，技術(shù)也相對成熟;微波束的功率密度低，又可對波束進行高精度指向控制，具有較高的使用安全性。不過，由于微波波束寬，發(fā)射和接收天線的規(guī)模都會非常大，工程實現(xiàn)具有較大的難度。所以，這種無線電能傳輸方式比較適合用于超大功率空間太陽能電站系統(tǒng)。

由于微波的穿透性比較好，使得微波可以穿透某些障礙物，可以適用于遠距離的電能傳輸。但是大氣中的空氣介質(zhì)有不穩(wěn)定性，使得微波傳輸有不定向性，并且空氣中的雜質(zhì)和水蒸氣會造成能量的大量損失，生物體吸收大量的微波也會影響生物體的發(fā)育和生長。

激光無線傳輸電能?這種電能傳輸基本原理是，電站上產(chǎn)生的電能泵浦激光器發(fā)射出特定波長的激光，激光束通過光學(xué)系統(tǒng)（稱為光學(xué)發(fā)射天線）進行集中、準(zhǔn)直整形處理后往地面發(fā)射，并通過自由空間傳輸?shù)竭_地面接收端，地面上的光學(xué)系統(tǒng)（稱光學(xué)接收天線）接收后聚集在光伏器件，它把激光轉(zhuǎn)換成電能。這種無線能量傳輸技術(shù)主要特點是傳輸?shù)募す馐鴮挾缺容^窄、光學(xué)發(fā)射天線和光學(xué)接收天線尺寸可以做得比較小，同時應(yīng)用更為靈活;通過合理選擇激光波長，可以減小大氣能量損耗。傳輸控制模塊控制激光光束發(fā)射方向，使激光光束能夠?qū)崿F(xiàn)最高的光電轉(zhuǎn)換效率。這種傳能方式比較適合于中小功率的空間太陽能電站系統(tǒng)。

這種傳輸電能系統(tǒng)中的核心部件是激光器，對激光器的選擇需要考慮兩個因素，一個是其激光能量轉(zhuǎn)換效率，即把電能轉(zhuǎn)換成激光的效率高，相同激光輸出功率的激光器，其體積、重量會比較小，這對建造空間站更有利;另外一個因素是激光波長，激光從空間站傳輸?shù)降孛嫘枰?jīng)過大氣層，不同波長的激光通過大氣時的能量損失是不一樣;此外，如果激光束傳輸?shù)降孛婧蟛捎玫墓怆娹D(zhuǎn)換器是光伏電池，那么就需要考慮它們之間的波長匹配，以獲得最佳能量轉(zhuǎn)換效率。

激光束在大氣中傳播時大氣對激光的吸收會導(dǎo)致大氣溫度發(fā)生變化，相應(yīng)地影響大氣的折射率.這也將使激光的傳播方向和能量空間分布發(fā)生變化。為減小激光束對大氣的影響，也減小大氣對其的傳輸影響，要求激光光束口徑不能太小，可以考慮以多光束的形式傳輸。

此外，為降低地面接收激光束的接收口徑、增大傳輸距離，要求激光光束要有小的發(fā)射角。在激光發(fā)射系統(tǒng)中通常需要通過光束成形技術(shù)對待發(fā)射的激光進行會聚，這也能夠改善達到系統(tǒng)的準(zhǔn)直性要求。

據(jù)有關(guān)測試結(jié)果顯示，波長為800納米左右波段的激光較為適合無線能量傳輸。在這個波段大功率的激光器有固體激光器和半導(dǎo)體激光器，在轉(zhuǎn)換效率上，固體激光器的轉(zhuǎn)換效率約為40%，而半導(dǎo)體激光器陣列則為55%～60%，如鋁鎵砷（AlGaAs）半導(dǎo)體激光器，其電一光轉(zhuǎn)換效率已達到70%;而且半導(dǎo)體激光器具有電一光轉(zhuǎn)換效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點，發(fā)射天線可以設(shè)計成接近衍射極限，盡可能地獲得最小的接收光斑。

不同材料的光伏器件將激光轉(zhuǎn)換成電能的轉(zhuǎn)換.效率是不同的，為達到更高的激光功率轉(zhuǎn)換效率，使用GaAs材料光伏器件做接收器件更好。

在光伏器件材料一定的情況下，光波長對功率轉(zhuǎn)換效率也有較大的影響。同樣的，照射在光伏器件上的激光功率密度對功率轉(zhuǎn)換效率也有影響。選擇的激光波長位于光伏材料的光譜響應(yīng)峰值附近，可以達到較高的光電轉(zhuǎn)換效率;選擇合適的激光功率密度，也將使得光伏器件輸出功率和光電轉(zhuǎn)換效率更高。有關(guān)研究結(jié)果顯示，光電轉(zhuǎn)換效率隨激光功率密度的變化呈單峰特性。不過，研究結(jié)果也表明：激光照射下光伏電池溫度會快速上升，且其光電轉(zhuǎn)換效率隨溫度的升高而線性下降，甚至損壞器件，因此需要控制光伏器件的溫度。通

過選擇與光伏器件材料相匹配的波長，并采取了較高效的冷卻措施，GaAs光電池最終的能量轉(zhuǎn)換效率能夠達到61.2%。

此外，由于光伏器件表面會產(chǎn)生激光反射，所以不宜直接使用普通太陽能光伏電池進行能量轉(zhuǎn)換，需要開發(fā)具有特定表面限光結(jié)構(gòu)的激光一電能轉(zhuǎn)換器件。

電能存儲

把由光伏電池通過光一電轉(zhuǎn)換得到的電能快速存儲下來，并進行合理的分配，使得整個發(fā)電系統(tǒng)的電能利用率盡可能高。給負載供電時，需要保證有穩(wěn)定的輸出電壓，使得負載能夠正常工作。在各種電能儲存方式中，超導(dǎo)儲能系統(tǒng)具有效率高、功率密度高、響應(yīng)速度快、循環(huán)次數(shù)無限等優(yōu)點。對于空間太陽能電站，對電能儲存器還提出了較高的要求。光伏發(fā)電的特性與太空電能通過大氣傳輸特性和光伏模塊溫度有密切關(guān)系，急劇的環(huán)境變化會造成太陽能發(fā)電功率劇烈波動。通過仿真研究表明：光伏發(fā)電采用超導(dǎo)體儲電技術(shù)，可以有效地平抑電功率波動并穩(wěn)定電網(wǎng)電壓;同時，太空有超低溫的特點，因，此，空間太陽能發(fā)電站可考慮采用超導(dǎo)體儲電技術(shù)。

某些金屬、合金和化合物，在溫度降到絕對零度附近某一特定溫度時，它們的電阻率突然減小到無法測量的現(xiàn)象叫作超導(dǎo)現(xiàn)象，能夠發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象的物質(zhì)叫作超導(dǎo)體，這一特定的溫度成為該物質(zhì)的臨界超導(dǎo)溫度。1911年，荷蘭科學(xué)家昂內(nèi)斯（Ones）首次發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象，他用液氦冷卻汞，當(dāng)溫度下降到4.2開時，水銀的電阻完全消失。后來又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了臨界溫度更高的材料。

超導(dǎo)體儲電能的基本原理是，把超導(dǎo)體制成線圈，在其中輸入電流，超導(dǎo)線圈可產(chǎn)生很強的磁場，電能就以磁場形式無損耗地儲存起來。超導(dǎo)磁體可得到很高的電流密度和磁通密度，因而可達到極高的能量密度，儲能密度約為10*焦/立方米。由于超導(dǎo)體的內(nèi)阻為零，因此用超導(dǎo)體做成的線圈，如果線圈內(nèi)有電流，則其將一直維持而不會衰減，即它能長時間無損耗地儲能。在需要的時候通過功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)釋放出來，重復(fù)次數(shù)一般為千次。也就是說利用超導(dǎo)體的特性做成的儲電器，不僅可以達到無耗儲電的目的，還可以實現(xiàn)電能的長時間存儲。

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關(guān)鍵詞：太陽能發(fā)電?空間太陽能電站?無線電能傳輸?電能儲存