中國儲能網(wǎng)訊：商業(yè)航天蓬勃發(fā)展背景下，太空太陽能作為其電源系統(tǒng)升級的核心方向，正邁向技術(shù)路線升級與產(chǎn)業(yè)化交付的新階段。今年年初，馬斯克曾公開表示，將為太空場景打造太陽能產(chǎn)能，以支撐太空算力目標(biāo)，推動太空太陽能從航天配套加速向關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施升級。
當(dāng)前，太空經(jīng)濟(jì)已成為科技競爭核心賽道，作為太空中高效、長期的能源供給方式，太陽能無疑是空間環(huán)境首選能源。越來越多研究發(fā)現(xiàn)，太空太陽能技術(shù)具有重要戰(zhàn)略意義，不僅能夠提供持續(xù)穩(wěn)定的清潔能源，對于滿足因人工智能（AI）部署激增的電力需求至關(guān)重要。
■■ 2040年前有望具成本優(yōu)勢
世界經(jīng)濟(jì)論壇發(fā)布最新報(bào)告指出，太空太陽能目前在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都已可行，但前期成本仍然頗高。在適當(dāng)?shù)恼吆拓?cái)政支持下，小型太空太陽能項(xiàng)目最早可在2040年實(shí)現(xiàn)相較其他商業(yè)電源的成本優(yōu)勢。
太空太陽能是在衛(wèi)星軌道部署太陽能收集裝置，將太陽光轉(zhuǎn)化為電能后以微波或激光形式傳輸至地面接收站的可再生能源利用方案。狹義上，是衛(wèi)星、空間站、深空探測器等航天器的自備供電系統(tǒng)，保障各類在軌裝備穩(wěn)定運(yùn)行；廣義上，可涵蓋空間太陽能電站等規(guī)模化形態(tài)，通過光電轉(zhuǎn)換與無線傳輸技術(shù)，將電能送達(dá)地面目標(biāo)區(qū)域。
倫敦國王學(xué)院研究指出，太空太陽能可以使歐洲對陸基可再生能源需求減少高達(dá)80%，并將儲能需求降低2/3以上，實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的同時(shí)，還能降低歐洲能源系統(tǒng)總成本，在避免發(fā)電、儲能和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施成本方面的支出，預(yù)計(jì)每年可節(jié)省359億歐元。
太空太陽能的潛在輸出和影響力巨大，高能量密度意味著在資源利用方面能大幅削減成本，不僅可以為航天器提供穩(wěn)定可靠的能源，還能解決地面土地競爭問題，同時(shí)規(guī)避太陽能的間歇性問題。
世界經(jīng)濟(jì)論壇指出，與需要大規(guī)模儲能系統(tǒng)的地面解決方案相比，一個太空太陽能系統(tǒng)提供相同的持續(xù)電力所需的關(guān)鍵礦產(chǎn)金屬要少幾個數(shù)量級。憑借絕佳資源效率、基荷電力生產(chǎn)能力、低生命周期溫室氣體排放以及可調(diào)度性，太空太陽能將成為全球應(yīng)對飆升能源和電力需求和氣候危機(jī)的關(guān)鍵組成部分。
■■ 重塑電力需求模式與市場格局
油價(jià)網(wǎng)指出，建設(shè)公用事業(yè)規(guī)模的太陽能和風(fēng)力發(fā)電場需要大片土地，而這些土地往往與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等需求相沖突，并且常常遭到目標(biāo)開發(fā)地區(qū)社區(qū)的法律和政治阻力。此外，在電網(wǎng)已接近100%可再生能源的地區(qū)，清潔能源供應(yīng)的不穩(wěn)定性對能源安全構(gòu)成重大威脅。
當(dāng)?shù)孛嫣柲芎惋L(fēng)力發(fā)電場依賴天氣、季節(jié)和時(shí)間時(shí)，太空太陽能則可以全天候?qū)o碳電力直接輸送到電網(wǎng)中。太空中的太陽能收集裝置將永無日落之夜，成為一種全天候的清潔能源基荷電力。
英國技術(shù)咨詢公司Frazer—Nash研究發(fā)現(xiàn)，太空太陽能可以通過現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電場直接連接到電網(wǎng)，從而更大程度降低部署成本。在英國海上風(fēng)電場安裝衛(wèi)星接收器，接收從地球同步軌道衛(wèi)星傳輸來的微波束，并將其直接轉(zhuǎn)化為可并網(wǎng)的電力，從而與地面電網(wǎng)連接。此外，衛(wèi)星接收器是透明的，這意味著可以安裝在農(nóng)田或與傳統(tǒng)太陽能發(fā)電場共址，幾乎不存在土地使用沖突問題。
顯然，太空太陽能有望重塑電力需求模式、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)以及地面電力市場的戰(zhàn)略未來。從應(yīng)用場景來看，太空太陽能部署格局逐漸清晰。航天器自備供電是當(dāng)前占比超90%的剛需場景，中期可拓展至太空算力中心能源供給，利用太空低溫真空環(huán)境的高效輻射散熱特性，緩解地面算力中心的散熱瓶頸，同時(shí)有望成為地面偏遠(yuǎn)地區(qū)的能源補(bǔ)充方案，助力降低電網(wǎng)對風(fēng)電、光伏等間歇性能源的依賴。
■■ 算力場景推動需求大增
按照馬斯克規(guī)劃，特斯拉和SpaceX未來3年將達(dá)成每年100吉瓦的太陽能產(chǎn)能，且專為太空場景量身打造，旨在支撐“每年100吉瓦太空算力部署”目標(biāo)。
中信證券最新研報(bào)測算，如果馬斯克的太空算力部署落地，遠(yuǎn)期太空太陽能市場價(jià)值有望達(dá)到5.6萬億元，成為新能源領(lǐng)域下一個重要增長極。
隨著AI大模型訓(xùn)練對算力需求呈指數(shù)級增長，地面數(shù)據(jù)中心面臨能耗過高、散熱受限的瓶頸，太空數(shù)據(jù)中心成為科技巨頭的新選擇。華西證券測算，太空數(shù)據(jù)中心10年綜合成本僅為地面的5%，而太陽能是唯一可行的能源解決方案。馬斯克的太空算力部署目標(biāo)，相當(dāng)于需要配套同等規(guī)模的太空太陽能供電系統(tǒng)，直接打開了超大規(guī)模需求空間。
長期來看，綜合低軌衛(wèi)星疊加太空算力兩大場景，將推動太空太陽能需求加速增長。中金研究預(yù)計(jì)，2025—2030年，太空太陽能需求重心仍為服務(wù)傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的低軌衛(wèi)星，市場規(guī)模或達(dá)千億元；2030年后，如果太空算力進(jìn)入樂觀部署階段，太空太陽能需求有望迎來臺階式放大。
全球范圍內(nèi)，太空光伏行業(yè)仍處于技術(shù)驗(yàn)證與商業(yè)化初期。太空太陽能雖然處在更理想的入射光條件下，但相比地面太陽能部署，這絕非簡單從地面向太空的技術(shù)轉(zhuǎn)移，而是一場針對極端環(huán)境的大型進(jìn)化。太空環(huán)境的高輻射、極端溫差與真空條件，對設(shè)備組件提出了極端要求，包括能量條件更優(yōu)、供電更穩(wěn)定、退化與失效風(fēng)險(xiǎn)更高等，直接推動太陽能技術(shù)路線加速梯度迭代。中信證券強(qiáng)調(diào)，空間級材料成本居高不下、標(biāo)準(zhǔn)體系與認(rèn)證流程發(fā)展滯后等因素，都可能制約太空太陽能行業(yè)成長節(jié)奏。
