海上风电场接收太空太阳能？“无限”清洁能源有望直接并网

本文来自微信公众号：环球零碳，编辑：小澜，作者：环球零碳研究中心

在人类应对气候变化与能源安全双重挑战的当下，一个曾看似科幻的构想正逐步走向现实：把太阳能发电站送进太空，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份由Frazer-Nash咨询公司和帝国理工大学联合完成的研究报告，进一步探讨了“天基太阳能”设想的可行性。

该报告提出了一个巧妙的整合方案——将太空太阳能的地面接收设施直接建在现有的海上风电场内。

报告指出，若天基太阳能借助现有基础设施接入电网，其发电成本最早在2040年就有望与其他商业可再生能源电力竞争。

近期，在马斯克的推动下，太空光伏概念迅速走红，受到多方关注。甚至有研究表明，到2050年，这项技术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）能提供全天候24小时、基载且可调度的无碳电力，解决了陆地太阳能和风能面临的土地利用及间歇性问题。

或许有人会问，我们已经了解了利用轨道装置在太空中收集太阳能的潜力，那采集到的能量该如何送回地球？总不能从天上拉一根电线下来吧。

实际上，目前的技术路径已经清晰。

太阳能卫星会将收集到的直流电转化为微波，通过定向波束发射到地面，而地面的接收装置“整流天线”再把微波还原成直流电，最终并入电网。

微波传输的优势在于几乎不受天气影响，不管是阴雨还是风暴，都能稳定工作。研究人员认为，这项技术能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难题。

而整流天线的具体选址，让海上风电场有了展现独特价值的机会。

英国部分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，能直接将电力输送到岸上的用电中心。

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，就能“借道”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。

也就是说，未来的海上风电场可能不再只是“风能发电厂”，而是“多能源接收站”——既能接收风能，也能接收来自太空的太阳能。

而且，这些接收器可以根据需求灵活布置，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达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，小规模天基太阳能发电（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。

这能同时减少英国对陆基可再生能源和传统能源的依赖。在最大利用率的情况下，英格兰南部接收到的天基太阳能每年有可能替代400GWh的发电。

图说：52兆瓦天基太阳能对英国能源结构的影响

此外，报告还提出了一个全新设想：通过在全球合适的位置放置整流天线，英国可以出口可预测的、非间歇性的电力，且无需物理传输基础设施，比如出口到加拿大和日本。

长期以来，太空太阳能被认为是经济上不可行的技术幻想，核心障碍在于高昂的发射成本。

报告指出，发射费用是影响天基太阳能平准化度电成本（LCOE）的最重要单一因素，占成本变动的一半以上。

不过，随着SpaceX等商业航天企业推动可重复使用火箭技术走向成熟，近地轨道发射成本在过去十年间已大幅下降。

研究报告对未来成本走势进行了量化预测：以正在研发的“星舰”级运载火箭为基准，到2040年，乐观情况下每公斤有效载荷的发射成本可降至约550英镑，保守情况下也仅为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天基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；到2040年，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。

当然，从研究报告到实际部署，还有很长的路要走。

首先面临的是初期投资门槛：开发首个吉瓦级天基太阳能验证系统，研发投入预计高达约158亿欧元。

研究报告坦言，如果没有前期政策支持和风险分担机制，如此规模的初始投资会让私人资本望而却步。

技术层面的挑战也不容忽视。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，需要开展详细的环境评估。

尽管挑战重重，天基太阳能的战略价值已引发全球主要经济体的竞争。

中国计划在2028年前建成天基太阳能的验证阵列；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，正一步步成为现实。

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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