用海上风电场接收太空太阳能？“无限”能源可直接入网

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环球零碳

碳中和领域的《新青年》

首图来源：欧洲航天局

撰文：Bell

编辑：小澜

→这是《环球零碳》的1899篇原创

在人类应对气候变化与能源安全的双重挑战之际，一项看似科幻的构想正在逐步走向现实：将太阳能发电站送入太空，再将清洁电力无线传输回地球。

2026年2月，英国能源安全与净零部发布了一项由Frazer-Nash咨询公司与帝国理工大学共同完成的研究，进一步探讨了“天基太阳能”设想的可行性。

该报告提出了一项极具巧思的整合方案——将太空太阳能的地面接收设施，直接建设在现有的海上风电场内。

该报告指出，如果天基太阳能通过现有基础设施与电网相连，其发电成本最早在2040年就有潜力与其他商业可再生能源电力竞争。

最近以来，太空光伏概念在马斯克的推动下爆火，受到多方关注。甚至有研究证明，到2050年，这一技术就有可能使欧洲对陆基可再生能源的需求减少80%。

天基太阳能（SBSP）通过提供全天候24小时、基载且可调度的无碳电力，解决陆地太阳能和风能的土地利用及间歇性挑战。

可能有人会问，利用轨道装置直接在太空中收集太阳能的潜力我们了解了，那采集到的能量如何送回地球？总不可能是从天空中拉一条电线下来吧。

实际上，目前的技术路径已经清晰。

太阳能卫星将收集到的直流电转换为微波，通过定向波束发射至地面，而地面接收装置“整流天线”再将微波还原为直流电，最终并入电网。

微波传输的优势在于几乎不受天气影响，无论是阴雨还是风暴，都能稳定工作。研究人员认为，该技术可以通过提供更稳定的发电，帮助解决陆基传统可再生能源的间歇性挑战。

来源：iStock

而整流天线的具体选址，给了海上风电场展现独特价值的舞台。

英国一些海域已建成大规模风电集群，这些风电场都配备了完善的高压输电设施和海底电缆，可以直接将电力输送到岸上用电中心。

据Interesting Engineering报道，在这些现有风电场内加装整流天线接收太阳能，就可以“借道”这些已有的设施，省去新建输电网络的高昂成本，也减少对陆地和海洋环境的额外影响。

换句话说，未来的海上风电场，可能不再只是一个“风能发电厂”，而是一个“多能源接收站”——既可以接收风，也可以接收来自太空的阳光。

而且，这些接收器可以根据需要灵活布置，比如放在英国南部用电需求高的地区附近，减少长距离输电的损耗。

研究报告数据显示，位于南部的整流天线产生的电力可利用率为99%，高于受传输限制的北部阿伯丁地区。

如果接收天线安置在英格兰南部，小规模太空太阳能发电（SBSP）可以替代更多的海上风电容量，而阿伯丁的接收天线主要会取代核电发电。

而这可以同时减少英国对陆基可再生能源以及传统能源的依赖。在最大利用率的情况下，英格兰南部接收到的天基太阳能有可能每年替代400GWh的发电。

图说：52兆瓦天基太阳能对英国能源结构的影响

来源：英国能源安全与净零部

而且，报告还提出了一种全新设想：即通过在全球适当位置放置整流天线，英国还可以出口可预测的、间歇性的电力，而无需物理传输基础设施，比如加拿大和日本。

长期以来，太空太阳能被视为经济上不可行的技术幻想，核心障碍在于高不可攀的发射成本。

报告指出发射费用是最重要的单一成本因素，占太空太阳能平准化度电成本（LCOE）变动的一半以上。

不过，随着SpaceX等商业航天企业推动可重复使用火箭技术成熟，近地轨道发射成本在过去十年间已呈断崖式下降。

研究报告对未来成本走势给出了量化预测：以正在研发的“星舰”级运载火箭为基准，到2040年，乐观情景下每公斤有效载荷的发射成本可降至约550英镑，保守情景下也仅为770英镑。这意味着发射成本将在2030年至2040年间下降约30%。

基于这一预期，研究团队重新计算了太空太阳能的平准化度电成本。

数据显示，到2030年这一数字约为0.0335至0.0595英镑/千瓦时；而到2040年，这一数字将显著下降至0.0087至0.0129英镑/千瓦时（约合118至175美元/兆瓦时），届时将与核电、潮汐能等成熟低碳能源处于同一竞争区间。

来源：英国能源安全与净零部

当然，从研究报告到实际部署，仍有漫长的路要走。

首当其冲的是初期投资门槛：开发首个吉瓦级太空太阳能验证系统，研发投入预计高达约158亿欧元。

研究报告坦承，若无前期政策支持和风险分担机制，如此规模的初始投资足以令私人资本望而却步。

技术层面的挑战同样不容忽视。直径数公里的整流天线阵列可能对海洋生态环境和景观视线产生影响，需要开展详尽的环境评估。

尽管挑战重重，太空太阳能的战略价值已引发全球主要经济体的竞逐。

中国计划在2028年前建成太空太阳能的验证阵列；欧洲空间局通过“SOLARIS”计划系统评估技术可行性；美国加州理工学院已成功完成太空无线能量传输的在轨测试。在英国，由90余家机构组成的“太空能源倡议”联盟正在推动产学研协同创新。

站在2026年的今天回望，1941年科幻作家阿西莫夫笔下从太空获取能量的想象，正在一步步走向现实。

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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