[發明專利]發電和配電系統及方法

無效

• 申請號: 200580029194.7
• 申請日: 2005-07-18
• 公開（公告）號: CN101076933A
• 公開（公告）日: 2007-11-21
• 發明（設計）人: 戴維·R·克里斯韋爾
• 申請（專利權）人: 戴維·R·克里斯韋爾
• 主分類號: H02J17/00
• 分類號: H02J17/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 李春暉

技術領域

本發明針對一種用于發電和將電力分配給需要電力的居住區的方法和系統以及該方法在以下方面的使用，即，能夠實現利用來自地球的電能部署月球太陽能系統以支持地球、太空和月球之間的運輸系統，還提供對月球上的操作的支持。

背景技術

據估計，到2050年，100億人口的繁榮世界將需要至少20TWe的電力。目前，使用諸如石油、天然氣、核能和煤炭的燃料發電，而少量電則通過諸如太陽、風或水力發電設施的可再生能源產生。由于石油和天然氣等重要天然儲藏的地緣政治分布，導致獨立的石油公司面臨著保持對這樣的資源的使用權的日益增長的困難。另外，必須將發掘的燃料安全地運輸到發電設施，而發電設施通常離發掘地點很遠，并且經常在不同的國家。這涉及到管道、輪船、油輪等。這樣的運輸的安裝和維護是很昂貴的，并且由于事故、破壞或恐怖行為使得這樣的運輸存在著潛在的危險。最后，易于獲得的化石燃料資源逐漸耗盡，需要勘查以試圖找到這樣的燃料的新源頭。隨著世界電力需求和人口增加繼續耗盡天然氣和石油，找到這樣的資源的新源頭所在的位置并對其進行開發的斗爭將日益困難。這導致逐漸長高的價格和對世界人口的電力供應的短缺，預計該問題將隨著時間而變得更糟。

本發明與我的涉及Power?Collection?and?Transmission?Systemand?Method的在先美國專利No.5,019,768和5,223,718相關，這些專利的內容通過引用包含于此。在這些專利中，電力收集系統包括將太陽能轉換為低強度微波束的太陽能收集站。將這些微波束引向微波接收機或整流天線(rectenna)，將這些波束轉換為電。整流天線是將微波整流為電的相隔非常近的天線場。第5,019,768號美國專利描述了以月球為基地的太陽能系統，該系統使用微波將商業用電傳遞到地球。這種系統比地面太陽能系統對環境破壞少得多、更安全、更可信任。另外，由于月球表面為真空并且無云，所以月球上的太陽能收集系統具有的主要客觀優點為：能夠使用軌道鏡來使太陽光會聚在太陽能電能轉換器上。制造超薄鏡比制造太陽能電能轉換器容易得多。后一設備需要高純度硅和其它稀有材料，諸如硒、鎵、碲、鎘和鍺。反射器可會聚太陽光，從而每電力輸出單位需要面積更小的太陽能電池。

以月球為基地的太陽能收集和發射系統的初始構造的一個潛在問題在于將必需的裝備部署到月球以及在月球上建立太陽能發電站的成本。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于從一個基于地球的位置到另一個基于地球的位置重新分配能量的新型改進的能量運輸系統。本發明的另一目的在于提供一種從地球向太空、具體地說向月球運輸裝備的更便宜的方式，以便及時完成以月球為基地的太陽能發電站，以向地球提供大量的電力，從而減小并最終消除對化石燃料供應的依賴。

根據本發明的一方面，提供一種配電系統，該配電系統包括：至少一個電源；至少一個微波發射機，用于將電轉換為至少一個微波束，并在所選方向上引導該波束；和至少一個軌道轉向器衛星，用于接收被引導的微波束。所述轉向器衛星具有用于將接收的微波束轉換為多個輸出微波束并將輸出波束引向所選目標的發射機。

在實施例中的電源和微波發射機位于地球上，該電源可以是發電單元，但是電源和微波發射機也可位于任何天體上或太空中。所述目標可以是地球上的接收機單元、月球上的接收機單元、圍繞地球或月球的軌道中的其它轉向器衛星、軌道飛行器、地球至軌道飛行器或太空運輸飛行器等。

根據本發明的另一方面，提供一種運輸能量的方法，在該方法中，從諸如石油、天然氣、甲烷、固態燃料的天然能源或諸如地熱、核或可再生能量的能源提取這些源中的燃料，并在地球上的第一位置將這些燃料轉換為電，然后在相同的位置將該電轉換為一個或多個微波功率束。將每個波束引向圍繞地球的軌道中的轉向器衛星，該轉向器衛星不必處于對地同步的軌道中。該轉向器衛星然后使多個微波功率束瞄準所選目標。所述目標可以是位于地球上的各用電者位置中的整流天線、通過兩個或更多個中繼步驟將波束引向地球遠側的接收機的一個或多個中繼衛星、軌道飛行器、地球至軌道飛行器或太空運輸飛行器、月球基地和/或圍繞月球的軌道中的軌道轉向器衛星。