[發(fā)明專利]一種集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法

有效

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• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號(hào): CN108173477B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳志明;李磊;牛康;葛林林
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): H02S10/00
• 分類號(hào): H02S10/00;H02S40/22
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔;劉輝

本發(fā)明公開了一種集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，該發(fā)電系統(tǒng)包括多顆太陽帆衛(wèi)星（輔星）和太陽能裝置。所述太陽能裝置包括太陽能電池板，發(fā)射天線陣列和底部主星。多顆輔星組成反射系統(tǒng)，將陽光聚集在太陽能電池板表面，最大化接收的太陽能，強(qiáng)化光電效應(yīng)。通過發(fā)射天線陣列，將能量以微波無線的形式傳輸給地面。本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)能夠自主智能的改變構(gòu)型，是一種新型高效的清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)，且不受天氣、晝夜的影響，能夠?qū)崿F(xiàn)能源的可持續(xù)傳輸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于空間太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法。

背景技術(shù)

隨著地球資源的逐漸枯竭以及焚燒化石燃料帶來的全球氣候惡化，開發(fā)一種新型高效的清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)迫在眉睫。在目前可大規(guī)模開發(fā)的再生能源中，太陽能最為豐富清潔。但由于天氣的影響、晝夜的變化，在地面上的平均入射太陽能為250W/m²；而在太空中，太陽輻射能穩(wěn)定在1353W/m²。因此在太空中建立太陽能發(fā)電站意義重大。

目前世界上還沒有一座空間發(fā)電站，但是國際上提出的空間發(fā)電系統(tǒng)，包括美國的SPS基準(zhǔn)系統(tǒng)、SSPS-ALPHA系統(tǒng)、日本的分布式繩系太陽能站系統(tǒng)等等，但都具有體積重量超過目前運(yùn)載能力的缺點(diǎn)。盡管許多國家投入了相當(dāng)大的精力在空間發(fā)電領(lǐng)域，但空間站的上天問題以及能源傳輸效率問題一直難以得到解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電系統(tǒng)及發(fā)電方法，該發(fā)電系統(tǒng)輕便靈活，解決了目前的空間發(fā)電系統(tǒng)超過運(yùn)載能力的問題，并且該系統(tǒng)能夠自主智能的改變構(gòu)型，持續(xù)穩(wěn)定的給地面輸送能源。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽能反射子系統(tǒng)和太陽能裝置。

所述太陽能反射子系統(tǒng)包括若干顆太陽帆衛(wèi)星。目前國際上提出的空間發(fā)電系統(tǒng)主要有聚光型和非聚光型，聚光型主要應(yīng)用巨大的鏡面反射陽光，缺點(diǎn)是重量、體積過大難以運(yùn)載。本申請?zhí)岢鲇锰柗l(wèi)星代替鏡面的改進(jìn)方法，提高了系統(tǒng)的易裝載性、靈活性。發(fā)電系統(tǒng)所有裝置入軌后，太陽帆衛(wèi)星到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)或者根據(jù)主星指令變換位置之后，所有太陽帆展開，構(gòu)成巨大的反射面，使陽光聚焦在底部的太陽能電池板上，最大化太陽輻射接收，強(qiáng)化光電效果，提高發(fā)電效率。

所述太陽能裝置包括太陽能電池板、發(fā)射天線陣列和主星；所述發(fā)射天線陣列包括微波發(fā)射機(jī)和微波發(fā)射天線，所述太陽能電池板、微波發(fā)射機(jī)和微波發(fā)射天線構(gòu)成夾層結(jié)構(gòu)（三明治結(jié)構(gòu)）；所述主星和所述太陽能電池板連接。微波能量傳輸技術(shù)是空間太陽能站研究較多的傳輸方式，目前日本宇航局已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了無線電力傳輸試驗(yàn)。微波無線能量傳輸具有較高的轉(zhuǎn)化和傳輸效率，在特定頻段上的大氣、云層穿透性非常好，技術(shù)相對成熟，波束功率密度低。因此本系統(tǒng)采用微波無線能量傳輸?shù)姆绞剑瑢⒛芰繌奶諅鬏數(shù)降厍颉?/p>

所述若干多顆太陽帆衛(wèi)星作為輔星，與主星組成多智能體衛(wèi)星集群編隊(duì)系統(tǒng)。

航天器的自主智能運(yùn)行是指利用人工智能等現(xiàn)代控制技術(shù)，在無人干涉的情況下，實(shí)現(xiàn)自我管理并完成各種任務(wù)。隨著軌道、季節(jié)的變化，太陽帆衛(wèi)星（輔星）需要調(diào)整自身位置、姿態(tài)以保證陽光持續(xù)聚焦在太陽能電池板上。因此需要建立一套多智能體衛(wèi)星集群編隊(duì)系統(tǒng)，來提高空間發(fā)電系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性。

本系統(tǒng)將多agent系統(tǒng)理論引入到集群智能體衛(wèi)星空間發(fā)電中，建立基于多agent的層次體系結(jié)構(gòu)。光照的改變導(dǎo)致聚光系統(tǒng)需要重構(gòu)，就意味著航天任務(wù)和航天資源的變化。應(yīng)用agent系統(tǒng)理論，從可用的航天資源中選擇、確定出最能適應(yīng)動(dòng)態(tài)變化和任務(wù)需求的最佳航天資源動(dòng)態(tài)聯(lián)盟及其相互協(xié)同關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)航天資源的動(dòng)態(tài)利用與高效管理。