葛昌纯院士：我国应积极建设空间太阳能电站

能源是人类社会赖以生存和发展的基础，能源短缺以及传统化石能源带来的全球性气候与环境问题成为制约世界社会与经济可持续发展的重要因素。发展清洁能源、开发可再生能源，逐渐替代传统化石能源成为全球共识。

2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话指出，中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这一目标已正式列入“十四五”规划和2035年远景目标纲要，体现了我国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的负责任大国担当。

中国的能源生产和能源消耗均为世界第一，是名副其实的能源大国，但距离建成以清洁低碳、安全高效为标志的现代化能源强国目标还有很大差距。我国可再生能源发展迅猛，开发规模居世界首位，2020年可再生能源发电装机容量占比达34%，但由于可再生能源的不稳定性，实际发电量占比仅为23.6%。在大规模储能技术取得重大突破之前，仅依靠地面可再生能源取代传统化石能源提供持续稳定的能源供给还不现实。而在太空，太阳光不会被大气减弱，也不受季节、昼夜变化影响，可以通过无线能量传输方式向地面提供连续、稳定的清洁能源。在空间建设太阳能电站是实现太阳能大规模稳定利用的重要方式，成为解决未来能源和环境问题的主要战略选择之一。

空间太阳能电站是指在空间将太阳能转化为电能，再通过微波或激光等方式将能量传输到地面的电力系统。自从1968年美国Peter Glaser博士提出以来，其受到国际广泛重视并被持续研究，但由于系统规模大、技术难度高，迄今尚未能建成一个完整的空间试验电站。

近年来，以美国空军研究实验室和诺斯罗普·格鲁曼公司等为主的机构加大了在此领域的研发力度，将在2025年前开展关键技术空间验证。日本已将空间太阳能发电列入国家发展计划，提出2050年前建设商业空间太阳能电站的发展路线图。俄罗斯将“建立空间太阳能电站领域合作”项目纳入“2013—2017年中俄航天合作大纲”。英国航天局和商业能源工业战略部在2020年正式委托两家公司对空间太阳能电站进行评估，以确定该国在此领域的发展策略。

在国家有关部门支持下，我国从“十一五”正式开始空间太阳能电站研究，虽然投入资金有限，但经过十几年的自主创新研究，在系统设计和关键技术方面取得了部分重要成果，得到了国际上的广泛认可，成为推动国际空间太阳能电站发展的核心力量之一。

2011年，王希季、闵桂荣、周炳琨、梁思礼和龙乐豪等多位院士专家提出了“发展空间太阳能电站从根本上解决能源和气候变化危机的建议”。2013年，杨士中和段宝岩两位院士提出了“关于尽早启动太空发电站关键技术研究的建议”。2014年5月，由王希季、李明、余梦伦等院士专家担任会议执行主席，主题为“空间太阳能电站发展的机遇与挑战”的第499次香山科学会议在京召开，12位跨学科领域专家作学术报告。参加会议的代表经过深入讨论，认为空间太阳能电站是一个具有重大战略意义的项目，应在国家层面组织论证，适时设立相关项目，通过持续的研发取得重要技术突破。空间太阳能发电也引起了能源界的重视。中国能源学会提出“关于发展商用空间太阳能电站解决我国未来能源环境问题的建议”。

2014年，国家层面组织专家开展了“太空发电站发展规划及关键技术体系”论证工作，写出一系列论证报告，提出我国空间太阳能电站发展规划建议：中期目标是在2030年左右建设兆瓦级空间太阳能试验电站，实现应急供电并开展科学研究;远期目标是在2050年前具备建设百万千瓦级商业化空间太阳能电站的能力，满足国家可持续发展对能源安全的战略需求。

以目前的空间技术能力建设空间太阳能电站，技术难度较大，投入巨大，因此是否应当发展空间太阳能电站存在很大争议。笔者认为，作为面向长远的航天和能源领域重大战略工程，发展空间太阳能电站为带动我国相关领域的科技创新、促进国家航天强国和能源强国建设提供了难得的机遇。我国发扬“两弹一星”精神、科学规划、加快研发步伐、高效组织实施，在新中国成立一百年之际，建成人类第一个商业化空间太阳能电站是可行的。

首先，空间太阳能电站与可控核聚变电站被认为是两种最有可能的终极能源解决途径。可控核聚变目前仍处于基础科学研究有待突破的阶段，而空间太阳能电站不存在基础科学问题，虽然工程规模巨大，但相关技术经过持续研发是能够在一定时间内取得重要突破的。同时，随着技术进步和规模化制造能力的提升，空间太阳能电站将变得更加可行。笔者认为，在本世纪下半叶能形成空间太阳能发电产业，成为我国能源基础设施的重要组成部分。除了用于商业发电之外，还可用于偏远地区供电、移动供电和救灾供电，具有很好的社会和经济效益，帮助我国实现从能源大国到能源强国的转变。

近年来，我国在航天领域取得了举世瞩目的重大突破，已经真正进入到航天大国行列。但同时也应当看到，我国距离航天强国的目标还有很大差距。空间太阳能电站的发展将极大地带动低成本运载、空间大规模建造等空间前沿技术的跨越式发展，为我们进一步和平利用太空、开发空间资源开辟新的空间，推动我国航天强国梦早日实现。

空间太阳能电站是人类开发利用太阳能的宏伟清洁能源工程，有望引发新的产业革命，其广阔的发展空间和巨大的商业价值也引起了民营企业的关注。如果国家进行前期技术投资，会大大增强商业资本的信心并吸引其进入空间太阳能发电领域，推动后者快速发展。同时，发展空间太阳能电站需要大力开展协同创新，将带动大批高素质人才培养，造就一批世界级的科技领军人才和创新团队。

笔者建议，国家层面应高度重视空间太阳能电站建设，发挥我国集中力量办大事的优越性，持续加大空间太阳能电站的研发投入，加快技术突破，使我国具备商业化空间太阳能电站建设能力，力争在2050年前建成国际上第一个百万千瓦级商业化空间太阳能电站，满足国家可持续发展对能源安全的战略需求，为国民经济和社会发展作出重大贡献。

(来源：中国科学报，作者系中国科学院院士葛昌纯)