基本信息
- 项目名称：
- 平流层悬浮充气平台太阳能发电站
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 太阳能发电站以地面电站为主，但对于土地资源本已十分紧张的人类来说，不可能拿出大量的土地建设规模庞大的太阳能电站。 平流层是近空太阳能发电的理想之地。 本实用新型是一种上表面为近似平面的充气平台太阳能电站，电能可以通过导线直接传到地面换流站，再变为交流电进入供电网络，使人类利用平流层太阳能发电成为现实，为人类摆脱能源危机和环境污染提供了一个新的方案。
- 详细介绍：
- 本实用新型提供了一种上表面为近似平面的充气平台为太阳能电池载体，平台内充氢气或氦气，平台上表面载有太阳能电池，将平台放入平流层，用缆绳将平台固定在地面上，多个充气平台可以通过连接组成一个更大的平台，平台上的太阳能电池通过串并联组成一个大型的平流层发电系统，电能可以通过导线直接传到地面换流站，也可以通过激光、微波传到地面接收站，使人类大规模低成本利用平流层太阳能发电成为现实，为可持续发展和摆脱能源危机提出可行性方案
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的：我国人口众多，人均土地资源十分有限，本实用新型提供了一种上表面为近似平面的充气平台为太阳能电池载体使我国大规模低成本利用平流层太阳能发电成为现实，为可持续发展和摆脱能源危机提出一种新的方案设想。 基本思路：太阳能发电站具有环保，可持续，不存在能源枯竭问题，出故障率低（无运动机械装置）等优点。而它的主要缺陷有两个方面，一是光电转化效率低，二是建造太阳能发电站需要占用大量土地资源，前者随着科学技术的提高，光电转换效率也将越来越高，而后者却很可能成为限制太阳能发电发展的瓶颈。 创新点：结合我国人口，人均占地少，山多平原少的特点，我们在太阳能地面发电站的建设上是很受制约的，所以，为何不把目光投向天空？ 在距离地面高度10-50公里左右的大气平流层，云层很难到达这一高度，这里空气干燥，灰尘和水汽很少，大气流动平稳，几乎没有有害气体的影响，在平流层建太阳能电站与同一规模的地面太阳能电站相比，接收的太阳能要高出5～10 倍，虽然比同步轨道上日照时间短，但这里距离地平流层离地面很近，最近处仅仅十公里左右，电能可以直接用导线传输，技术性制约大大减小。 技术关键：，太阳能电池转换效率 技术关键和技术指标： 缆绳强度:170000N/cm³ 发电效率：由所采用的太阳能电池类型决定，8%～30%不等
科学性、先进性
- 本实用新型成功的关键在于主缆绳，所以主缆绳的选择十分重要。前苏联科学家在1895年提出来的天梯设想，2000年，美国国家宇航局描述了建造太空电梯的概念，这需要极细的碳纤维制成的缆绳并能延伸到地球赤道上方36000公里。本实用新型主缆绳的长度为18公里，比天梯方案缆绳长度短2000倍左右，也选用选碳纤维缆绳，完全能够满足重量、强度的要求，比如现在有一种碳纤维缆绳可承受的拉力为17吨/平方厘米左右，具有强度高，耐腐蚀，抗老化的特点，为了尽可能地减小风力的影响，本实施例只使用一根缆绳，根据缆绳不同高度受到的拉力不同，越上面受力越大，越下面受力越小的特点，把缆绳加工成底部截面积小、缆绳顶部截面积大的形状，以达到即满足受力要求又节约材料、减轻缆绳重量、减小风力对缆绳的作用力的目的。
获奖情况及鉴定结果
- 在本届“挑战杯”校级初选中获优秀奖
作品所处阶段
- 初试阶段
技术转让方式
- 专利入股（其他方式，可谈）
作品可展示的形式
- 图片，三维仿真模型视频，简单的模型展示（仅可起示意效果）
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品也许提供的并不是一件完善的成熟的发明，而更像是一个平台，可以装载下很多科学工作者奇思妙想的平台，在它真正应用于实际生产之前，还有许多地方需要改进，需要试验，需要数据分析，但我们资源有限，学识有限，不可能将它完成得尽善尽美，所以，希望通过比赛，将我们的想法让尽可能多的人了解，让更多的人参与进来，一起完善它，以早日为我国，为人类摆脱能源危机和环境污染做出贡献。 适应范围及推广前景：此方案若在实验中取得成功，由于平流层气流的稳定性和无害性、其适应范围十分广阔，技术可向全球推广，以使人类尽可能多的使用清洁能源。
同类课题研究水平概述
- 前苏联科学家在1895年提出来的天梯设想， 2000年，美国国家宇航局描述了建造太空电梯的概念， 美国、俄罗斯、德国、法国、澳大利亚、瑞士、瑞典、英国、日本等国都已投入巨额资金和大量的人力，加快了平流层飞行器研究的步伐，并已经取得了很多有价值的成果，有些甚至是具有里程碑意义的突破性进展。例如，美国、瑞士、俄罗斯太阳能飞行器均已经升到了平流层。而我国针对这方面的研究工作还处于非常初级的阶段，与上述国家之间存在着巨大的差距，另一方面，由于这一领域尚处于起步阶段，尽管与发达国家存在着差距，但远没有通讯、电子、生物工程等领域的差距大，只要能够高度重视起来，投入相应的研发经费，并通过艰苦努力，我们完全有可能独辟蹊径，闯出一条成功捷径，迅速赶上甚至是超过发达国家的研究水平，并率先将该系统推进到实用阶段，占领国际市场。 2004年，五角大楼国防高级研究计划局当时正在从事的这一新方案目前代号为“海象”，目的是研制一种高级技术展示型空中运输工具，这种新型飞艇能够在3－4天内运送1800名士兵或500多吨武器装备，到达世界上任何地点，实现洲际距离快速运输能力，行程超过11000公里。此前，美国军队前线运输通常需要几周时间，需要动用大量机场和海港，各种运输设备一齐上阵，而“海象”巨型军事运输飞艇一旦研制成功，其500－1000吨的设计运输能力将远远超过美军现役C－130“大力士”军事运输机22吨的运输能力，而且不需要任何基础设施，就能在4天内把由1800人的作战部队运送到世界任何地方。 2006年，格物创道发明公司推出一款平流层太阳能悬浮系统，体积较小，用于军事信息传播。 2010年，美国国防高级研究计划局（DARPA）牵头进行一项类似的“海象”计划。 1艘“海象”重型飞艇可以在一个航程（2天）内从美国本土向欧洲运送两个摩托化步兵营（包括全部人员和作战装备），而10艘飞艇则可以在一个航程内将第82空降师运送至欧洲。 海象不仅用于运输，还用于反导、反潜、反恐监视以及使用各种雷达和传感器的侦察。高空飞艇HAA在监视、预警、侦察和通讯方面能够发挥更突出的作用。 。
