太空太陽能開啟科技競爭新賽道

越來越多研究發現，太空太陽能技術具有重要戰略意義，不僅能夠提供持續穩定的清潔能源，對于滿足因人工智能（AI）部署激增的電力需求至關重要。

▲圖片由AI生成。

商業航天蓬勃發展背景下，太空太陽能作為其電源系統升級的核心方向，正邁向技術路線升級與產業化交付的新階段。今年年初，馬斯克曾公開表示，將為太空場景打造太陽能產能，以支撐太空算力目標，推動太空太陽能從航天配套加速向關鍵基礎設施升級。

當前，太空經濟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境首選能源。越來越多研究發現，太空太陽能技術具有重要戰略意義，不僅能夠提供持續穩定的清潔能源，對于滿足因人工智能（AI）部署激增的電力需求至關重要。

2040年前有望具成本優勢

世界經濟論壇發布最新報告指出，太空太陽能目前在技術上和經濟上都已可行，但前期成本仍然頗高。在適當的政策和財政支持下，小型太空太陽能項目最早可在2040年實現相較其他商業電源的成本優勢。

太空太陽能是在衛星軌道部署太陽能收集裝置，將太陽光轉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，是衛星、空間站、深空探測器等航天器的自備供電系統，保障各類在軌裝備穩定運行；廣義上，可涵蓋空間太陽能電站等規模化形態，通過光電轉換與無線傳輸技術，將電能送達地面目標區域。

倫敦國王學院研究指出，太空太陽能可以使歐洲對陸基可再生能源需求減少高達80%，并將儲能需求降低2/3以上，實現這些目標的同時，還能降低歐洲能源系統總成本，在避免發電、儲能和網絡基礎設施成本方面的支出，預計每年可節省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定可靠的能源，還能解決地面土地競爭問題，同時規避太陽能的間歇性問題。

世界經濟論壇指出，與需要大規模儲能系統的地面解決方案相比，一個太空太陽能系統提供相同的持續電力所需的關鍵礦產金屬要少幾個數量級。憑借絕佳資源效率、基荷電力生產能力、低生命周期溫室氣體排放以及可調度性，太空太陽能將成為全球應對飆升能源和電力需求和氣候危機的關鍵組成部分。

重塑電力需求模式與市場格局

油價網指出，建設公用事業規模的太陽能和風力發電場需要大片土地，而這些土地往往與農業生產等需求相沖突，并且常常遭到目標開發地區社區的法律和政治阻力。此外，在電網已接近100%可再生能源的地區，清潔能源供應的不穩定性對能源安全構成重大威脅。

當地面太陽能和風力發電場依賴天氣、季節和時間時，太空太陽能則可以全天候將無碳電力直接輸送到電網中。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。

英國技術咨詢公司Frazer—Nash研究發現，太空太陽能可以通過現有風力發電場直接連接到電網，從而更大程度降低部署成本。在英國海上風電場安裝衛星接收器，接收從地球同步軌道衛星傳輸來的微波束，并將其直接轉化為可并網的電力，從而與地面電網連接。此外，衛星接收器是透明的，這意味著可以安裝在農田或與傳統太陽能發電場共址，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、電網結構以及地面電力市場的戰略未來。從應用場景來看，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，同時有望成為地面偏遠地區的能源補充方案，助力降低電網對風電、光伏等間歇性能源的依賴。

算力場景推動需求大增

按照馬斯克規劃，特斯拉和SpaceX未來3年將達成每年100吉瓦的太陽能產能，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。

中信證券最新研報測算，如果馬斯克的太空算力部署落地，遠期太空太陽能市場價值有望達到5.6萬億元，成為新能源領域下一個重要增長極。

隨著AI大模型訓練對算力需求呈指數級增長，地面數據中心面臨能耗過高、散熱受限的瓶頸，太空數據中心成為科技巨頭的新選擇。華西證券測算，太空數據中心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，相當于需要配套同等規模的太空太陽能供電系統，直接打開了超大規模需求空間。

長期來看，綜合低軌衛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。中金研究預計，2025—2030年，太空太陽能需求重心仍為服務傳統應用領域的低軌衛星，市場規模或達千億元；2030年后，如果太空算力進入樂觀部署階段，太空太陽能需求有望迎來臺階式放大。

全球范圍內，太空光伏行業仍處于技術驗證與商業化初期。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轉移，而是一場針對極端環境的大型進化。太空環境的高輻射、極端溫差與真空條件，對設備組件提出了極端要求，包括能量條件更優、供電更穩定、退化與失效風險更高等，直接推動太陽能技術路線加速梯度迭代。中信證券強調，空間級材料成本居高不下、標準體系與認證流程發展滯后等因素，都可能制約太空太陽能行業成長節奏。

文丨本報記者 王林

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出品 | 中國能源報（cnenergy）

責編丨李慧穎