用海上風電場接收太空太陽能？“無限”能源可直接入網

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環球零碳

碳中和領域的《新青年》

首圖來源：歐洲航天局

撰文：Bell

編輯：小瀾

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在人類應對氣候變化與能源安全的雙重挑戰之際，一項看似科幻的構想正在逐步走向現實：將太陽能發電站送入太空，再將清潔電力無線傳輸回地球。

2026年2月，英國能源安全與凈零部發布了一項由Frazer-Nash咨詢公司與帝國理工大學共同完成的研究，進一步探討了“天基太陽能”設想的可行性。

該報告提出了一項極具巧思的整合方案——將太空太陽能的地面接收設施，直接建設在現有的海上風電場內。

該報告指出，如果天基太陽能通過現有基礎設施與電網相連，其發電成本最早在2040年就有潛力與其他商業可再生能源電力競爭。

最近以來，太空光伏概念在馬斯克的推動下爆火，受到多方關注。甚至有研究證明，到2050年，這一技術就有可能使歐洲對陸基可再生能源的需求減少80%。

天基太陽能（SBSP）通過提供全天候24小時、基載且可調度的無碳電力，解決陸地太陽能和風能的土地利用及間歇性挑戰。

可能有人會問，利用軌道裝置直接在太空中收集太陽能的潛力我們了解了，那采集到的能量如何送回地球？總不可能是從天空中拉一條電線下來吧。

實際上，目前的技術路徑已經清晰。

太陽能衛星將收集到的直流電轉換為微波，通過定向波束發射至地面，而地面接收裝置“整流天線”再將微波還原為直流電，最終并入電網。

微波傳輸的優勢在于幾乎不受天氣影響，無論是陰雨還是風暴，都能穩定工作。研究人員認為，該技術可以通過提供更穩定的發電，幫助解決陸基傳統可再生能源的間歇性挑戰。

來源：iStock

而整流天線的具體選址，給了海上風電場展現獨特價值的舞臺。

英國一些海域已建成大規模風電集群，這些風電場都配備了完善的高壓輸電設施和海底電纜，可以直接將電力輸送到岸上用電中心。

據Interesting Engineering報道，在這些現有風電場內加裝整流天線接收太陽能，就可以“借道”這些已有的設施，省去新建輸電網絡的高昂成本，也減少對陸地和海洋環境的額外影響。

換句話說，未來的海上風電場，可能不再只是一個“風能發電廠”，而是一個“多能源接收站”——既可以接收風，也可以接收來自太空的陽光。

而且，這些接收器可以根據需要靈活布置，比如放在英國南部用電需求高的地區附近，減少長距離輸電的損耗。

研究報告數據顯示，位于南部的整流天線產生的電力可利用率為99%，高于受傳輸限制的北部阿伯丁地區。

如果接收天線安置在英格蘭南部，小規模太空太陽能發電（SBSP）可以替代更多的海上風電容量，而阿伯丁的接收天線主要會取代核電發電。

而這可以同時減少英國對陸基可再生能源以及傳統能源的依賴。在最大利用率的情況下，英格蘭南部接收到的天基太陽能有可能每年替代400GWh的發電。

圖說：52兆瓦天基太陽能對英國能源結構的影響

來源：英國能源安全與凈零部

而且，報告還提出了一種全新設想：即通過在全球適當位置放置整流天線，英國還可以出口可預測的、間歇性的電力，而無需物理傳輸基礎設施，比如加拿大和日本。

長期以來，太空太陽能被視為經濟上不可行的技術幻想，核心障礙在于高不可攀的發射成本。

報告指出發射費用是最重要的單一成本因素，占太空太陽能平準化度電成本（LCOE）變動的一半以上。

不過，隨著SpaceX等商業航天企業推動可重復使用火箭技術成熟，近地軌道發射成本在過去十年間已呈斷崖式下降。

研究報告對未來成本走勢給出了量化預測：以正在研發的“星艦”級運載火箭為基準，到2040年，樂觀情景下每公斤有效載荷的發射成本可降至約550英鎊，保守情景下也僅為770英鎊。這意味著發射成本將在2030年至2040年間下降約30%。

基于這一預期，研究團隊重新計算了太空太陽能的平準化度電成本。

數據顯示，到2030年這一數字約為0.0335至0.0595英鎊/千瓦時；而到2040年，這一數字將顯著下降至0.0087至0.0129英鎊/千瓦時（約合118至175美元/兆瓦時），屆時將與核電、潮汐能等成熟低碳能源處于同一競爭區間。

來源：英國能源安全與凈零部

當然，從研究報告到實際部署，仍有漫長的路要走。

首當其沖的是初期投資門檻：開發首個吉瓦級太空太陽能驗證系統，研發投入預計高達約158億歐元。

研究報告坦承，若無前期政策支持和風險分擔機制，如此規模的初始投資足以令私人資本望而卻步。

技術層面的挑戰同樣不容忽視。直徑數公里的整流天線陣列可能對海洋生態環境和景觀視線產生影響，需要開展詳盡的環境評估。

盡管挑戰重重，太空太陽能的戰略價值已引發全球主要經濟體的競逐。

中國計劃在2028年前建成太空太陽能的驗證陣列；歐洲空間局通過“SOLARIS”計劃系統評估技術可行性；美國加州理工學院已成功完成太空無線能量傳輸的在軌測試。在英國，由90余家機構組成的“太空能源倡議”聯盟正在推動產學研協同創新。

站在2026年的今天回望，1941年科幻作家阿西莫夫筆下從太空獲取能量的想象，正在一步步走向現實。

Reference：

[1]https://interestingengineering.com/energy/uk-space-solar-offshore-wind-farms

[2]https://www.rechargenews.com/solar/offshore-wind-could-help-support-space-based-solar-uk-government-report-suggests/2-1-1944172

[3]https://www.thenews.com.pk/latest/1393114-space-based-solar-power-could-push-the-world-beyond-net-zero-heres-how

[4]https://www.pv-magazine.com/2026/02/19/space-based-solar-could-be-competitive-by-2040-uk-government-finds/

[5]https://www.euronews.com/2026/02/21/clean-power-everywhere-how-space-based-solar-could-help-us-go-beyond-net-zero-targets

[6]https://cloud.tencent.com/developer/news/914036

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