本文來自微信公眾號：環(huán)球零碳，編輯：小瀾，作者：環(huán)球零碳研究中心

在人類應(yīng)對氣候變化與能源安全雙重挑戰(zhàn)的當(dāng)下，一個曾看似科幻的構(gòu)想正逐步走向現(xiàn)實：把太陽能發(fā)電站送進(jìn)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(fā)布了一份由Frazer-Nash咨詢公司和帝國理工大學(xué)聯(lián)合完成的研究報告，進(jìn)一步探討了“天基太陽能”設(shè)想的可行性。

該報告提出了一個巧妙的整合方案——將太空太陽能的地面接收設(shè)施直接建在現(xiàn)有的海上風(fēng)電場內(nèi)。

報告指出，若天基太陽能借助現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施接入電網(wǎng)，其發(fā)電成本最早在2040年就有望與其他商業(yè)可再生能源電力競爭。

近期，在馬斯克的推動下，太空光伏概念迅速走紅，受到多方關(guān)注。甚至有研究表明，到2050年，這項技術(shù)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）能提供全天候24小時、基載且可調(diào)度的無碳電力，解決了陸地太陽能和風(fēng)能面臨的土地利用及間歇性問題。

或許有人會問，我們已經(jīng)了解了利用軌道裝置在太空中收集太陽能的潛力，那采集到的能量該如何送回地球？總不能從天上拉一根電線下來吧。

實際上，目前的技術(shù)路徑已經(jīng)清晰。

太陽能衛(wèi)星會將收集到的直流電轉(zhuǎn)化為微波，通過定向波束發(fā)射到地面，而地面的接收裝置“整流天線”再把微波還原成直流電，最終并入電網(wǎng)。

微波傳輸?shù)膬?yōu)勢在于幾乎不受天氣影響，不管是陰雨還是風(fēng)暴，都能穩(wěn)定工作。研究人員認(rèn)為，這項技術(shù)能通過提供更穩(wěn)定的發(fā)電，幫助解決陸基傳統(tǒng)可再生能源的間歇性難題。

而整流天線的具體選址，讓海上風(fēng)電場有了展現(xiàn)獨特價值的機(jī)會。

英國部分海域已建成大規(guī)模風(fēng)電集群，這些風(fēng)電場都配備了完善的高壓輸電設(shè)施和海底電纜，能直接將電力輸送到岸上的用電中心。

據(jù)Interesting Engineering報道，在這些現(xiàn)有風(fēng)電場內(nèi)加裝整流天線接收太陽能，就能“借道”已有的設(shè)施，省去新建輸電網(wǎng)絡(luò)的高昂成本，也減少對陸地和海洋環(huán)境的額外影響。

也就是說，未來的海上風(fēng)電場可能不再只是“風(fēng)能發(fā)電廠”，而是“多能源接收站”——既能接收風(fēng)能，也能接收來自太空的太陽能。

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

研究報告數(shù)據(jù)顯示，位于南部的整流天線產(chǎn)生的電力可利用率達(dá)99%，高于受傳輸限制的北部阿伯丁地區(qū)。

如果接收天線安置在英格蘭南部，小規(guī)模天基太陽能發(fā)電（SBSP）可以替代更多的海上風(fēng)電容量，而阿伯丁的接收天線主要會取代核電發(fā)電。

這能同時減少英國對陸基可再生能源和傳統(tǒng)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每年有可能替代400GWh的發(fā)電。

圖說：52兆瓦天基太陽能對英國能源結(jié)構(gòu)的影響

此外，報告還提出了一個全新設(shè)想：通過在全球合適的位置放置整流天線，英國可以出口可預(yù)測的、非間歇性的電力，且無需物理傳輸基礎(chǔ)設(shè)施，比如出口到加拿大和日本。

長期以來，太空太陽能被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)上不可行的技術(shù)幻想，核心障礙在于高昂的發(fā)射成本。

報告指出，發(fā)射費用是影響天基太陽能平準(zhǔn)化度電成本（LCOE）的最重要單一因素，占成本變動的一半以上。

不過，隨著SpaceX等商業(yè)航天企業(yè)推動可重復(fù)使用火箭技術(shù)走向成熟，近地軌道發(fā)射成本在過去十年間已大幅下降。

研究報告對未來成本走勢進(jìn)行了量化預(yù)測：以正在研發(fā)的“星艦”級運載火箭為基準(zhǔn)，到2040年，樂觀情況下每公斤有效載荷的發(fā)射成本可降至約550英鎊，保守情況下也僅為770英鎊。這意味著發(fā)射成本將在2030年至2040年間下降約30%。

基于這一預(yù)期，研究團(tuán)隊重新計算了天基太陽能的平準(zhǔn)化度電成本。

數(shù)據(jù)顯示，到2030年這一數(shù)字約為0.0335至0.0595英鎊/千瓦時；到2040年，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(qū)間。

當(dāng)然，從研究報告到實際部署，還有很長的路要走。

首先面臨的是初期投資門檻：開發(fā)首個吉瓦級天基太陽能驗證系統(tǒng)，研發(fā)投入預(yù)計高達(dá)約158億歐元。

研究報告坦言，如果沒有前期政策支持和風(fēng)險分擔(dān)機(jī)制，如此規(guī)模的初始投資會讓私人資本望而卻步。

技術(shù)層面的挑戰(zhàn)也不容忽視。直徑數(shù)公里的整流天線陣列可能對海洋生態(tài)環(huán)境和景觀視線產(chǎn)生影響，需要開展詳細(xì)的環(huán)境評估。

盡管挑戰(zhàn)重重，天基太陽能的戰(zhàn)略價值已引發(fā)全球主要經(jīng)濟(jì)體的競爭。

中國計劃在2028年前建成天基太陽能的驗證陣列；歐洲空間局通過“SOLARIS”計劃系統(tǒng)評估技術(shù)可行性；美國加州理工學(xué)院已成功完成太空無線能量傳輸?shù)脑谲墱y試。在英國，由90余家機(jī)構(gòu)組成的“太空能源倡議”聯(lián)盟正在推動產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)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，正一步步成為現(xiàn)實。

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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