CN104158471A - 一种非聚光空间太阳能电站 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种非聚光空间太阳能电站，包括太阳电池阵、电站主结构、微波发射天线、太阳敏感器、控制计算机、以及导电旋转关节。太阳电池阵包括多个独立的太阳电池子阵，每个太阳电池子阵上设置有多个太阳电池子阵模块。每个太阳电池子阵通过设置在其两侧的导电旋转关节可转动地支撑于电站主结构上，并通过其上设置的太阳敏感器和相应的控制计算机实现对日定向。本发明实现了太阳能电池阵和发射天线间的相对运动，大幅降低了每个导电旋转关节的导电功率，避免了传统航天器设计中最重要的导电旋转关节单点失效的问题，单个太阳能电池子阵的失效不会影响整个系统的运行，便于进行模块化维护。解决了空间太阳能电站系统主要的技术难题。

Description

一种非聚光空间太阳能电站

技术领域

本发明属于空间技术领域，具体地，涉及一种由空间向地面进行大功率电力传输的非聚光空间太阳能电站。

背景技术

世界正在面临严重的能源和环境问题，人们对化石能源消费严重依赖，到目前为止，还没有找到一类有希望替代化石燃料的新能源。目前发展的多种可再生能源和新能源，包括地面太阳能、风能、水能、核能、海洋能、地热能和生物能，都存在能量不稳定、能量总量受限或者安全性等问题，主要作为辅助能源利用，还难以大规模替代传统化石能源的地位。太阳能是最丰富、最清洁的能源，由于受到昼夜、大气和天气等的影响，能量密度的波动非常大，地面太阳能必须依靠大规模的蓄电装置才能保证供电的稳定。从长远考虑，在所有可大规模开发的可再生能源中，核聚变能源和空间太阳能电站(SPS-SpacePower Satellite或SSPS-Space Solar Power Station)，也称为太空发电站，是最有可能提供大规模稳定能源的方式。在空间利用太阳能，不受季节、昼夜变化等的影响，接收的能量密度高，约为每平方米1353瓦左右。同时，也不受大气的影响，非常适合于太阳能的大规模开发利用。特别在地球同步轨道，99％的时间内可以稳定地接收太阳辐射，并能够向地面固定接收站进行稳定的能量传输。

为了实现对空间太阳能的综合利用和开发，近年来很多国家都投入了大量的人力和物力开展空间太阳能电站技术的研究，为空间太阳能电站的发展奠定了很好的基础。但是空间太阳能电站的发展仍然面临着巨大的挑战，能量高、尺寸重量大、寿命长，特别是为了保证空间太阳能电站的高效率工作，需要太阳电池阵(或聚光器)对日定向、发射天线对地球接收站定向。在一个轨道周期内，太阳电池阵(或聚光器)与发射天线间的相对位置变化达到360度，必须采用大型旋转机构。由于空间太阳能电站体积、质量巨大，特别是功率巨大，给旋转机构技术带来很大的困难，如何解决已成为世界性的难题。目前，已经提出了几十种空间太阳能电站的概念，主要分为如下几种情况：

1)采用单一的大功率导电旋转关节，技术难度极大；

2)采用聚光方案，利用聚光器系统的旋转，可以消除大功率导电旋转关节，；

3)采用微波反射方式，通过驱动微波反射器，可以消除大功率导电旋转关节；

4)无旋转机构，发射天线与电池阵的相对位置固定，以损失系统效率为代价等。

由于空间太阳能电站的主要优点是实现连续的能量传输，所以对于无旋转机构的方案，即不能进行连续能量传输的系统不是主要发展方向。而对于微波反射方式，由于增加了微波反射器，效率降低，特别是控制难度的增加，也不是主要的发展方向。

传统的非聚光空间太阳能电站采用类似传统卫星的方案，构型简单，最大的技术难题之一是高功率的电力传输和管理，特别是连接太阳电池阵和发射天线的高达GW级功率的导电旋转关节是一个巨大的技术挑战。

聚光空间太阳能电站通过对称聚光系统的对日定向和二次反射，消除了高功率导电旋转关节，可大幅降低太阳电池阵的面积，但增加了复杂的聚光系统，特别是高聚光比下三明治结构系统的散热成为一个重要的技术挑战，而且由于光学系统对于结构和控制精度要求非常高，对于整个系统的姿态和位置控制也提出很大的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种面向大功率电力传输的非聚光空间太阳能电站。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括：

一种非聚光空间太阳能电站，包括：太阳电池阵、电站主结构、微波发射天线、太阳敏感器、控制计算机、以及导电旋转关节，其中，所述太阳电池阵包括多个太阳电池子阵，每个太阳电池子阵上设有多个太阳电池子阵模块，所述太阳电池子阵模块能够将太阳能转换为电能；每个太阳电池子阵通过设置在其两侧的导电旋转关节可转动地支撑于所述电站主结构的上部、并电连接至所述电站主结构；每个太阳电池子阵上都布置有太阳敏感器，每个太阳电池子阵上的太阳敏感器将其感知到的太阳方位信息发送给相应的控制计算机，由控制计算机计算得出相应太阳电池子阵上的导电旋转关节需转动的角度，并给导电旋转关节发出相应的控制指令，以实现太阳电池子阵的对日定向；所述微波发射天线固定于所述电站主结构下部的中间位置处，并与所述电站主结构电连接，从而能够将来自所述太阳电池子阵模块的电能转换为微波能发射至地面接收站。

进一步地，每个太阳电池子阵包括子阵主桁架、中部连接桁架、以及所述多个太阳电池子阵模块，其中，所述子阵主桁架为矩形框架，所述中部连接桁架跨接在所述子阵主桁架的两个长边之上、并且所述中部连接桁架的两端分别自所述子阵主桁架的长边伸出；所述多个太阳电池子阵模块嵌装于所述子阵主桁架中，且所述中部连接桁架位于所述多个太阳电池子阵模块的背阳面；所述中部连接桁架上布置有传输电缆，所述多个太阳电池子阵模块与所述中部连接桁架上的传输电缆电连接，使得所述多个太阳电池子阵模块转换的电能均汇总至所述中部连接桁架；所述中部连接桁架的每一端均电连接有一个导电旋转关节，每个导电旋转关节进一步固定、并电连接至所述电站主结构。

进一步地，所述电站主结构包括南北向主桁架、多个上下向桁架、加强桁架组件、以及第一导电旋转关节连接桁架和第二导电旋转关节连接桁架，其中，所述加强桁架组件包括呈“T”形布置的南北向加强桁架和上下向加强桁架，所述上下向加强桁架的下端连接至所述南北向主桁架的中心，上端连接至所述南北向加强桁架的中部；每个上下向桁架的下端垂直连接至所述南北向主桁架，多个上下向桁架彼此间隔地、且并列地布置在所述南北向主桁架上，并且所述多个上下向桁架关于所述上下向加强桁架对称地分布在所述南北向主桁架上；所述南北向加强桁架的两端分别连接至相邻的两个上下向桁架；在位于所述上下向加强桁架每一侧的多个并列布置的上下向桁架中，位于边上的两个上下向桁架中的每一个的上端与一个第一导电旋转关节连接桁架的一端连接，该第一导电旋转关节连接桁架的另一端与一个导电旋转关节的固定端固定连接；而位于中部的上下向桁架的上端连接至第二导电旋转关节连接桁架的中部，该第二导电旋转关节连接桁架的两端各自与一个导电旋转关节的固定端固定连接；安装于相邻的两个上下向桁架上的两个导电旋转关节的转动端之间连接有一个太阳电池子阵，并且所述南北向主桁架、多个上下向桁架、以及第一导电旋转关节连接桁架和第二导电旋转关节连接桁架上均布置有传输电缆，所述太阳电池子阵电连接至其两侧的两个导电旋转关节，每个导电旋转关节进一步电连接至相应的第一导电旋转关节连接桁架或第二导电旋转关节连接桁架上的传输电缆，第一导电旋转关节连接桁架和第二导电旋转关节连接桁架上的传输电缆又与相应的上下向桁架上的传输电缆电连接，每个上下向桁架上的传输电缆又与所述南北向主桁架上的传输电缆电连接；所述微波发射天线为圆盘形结构，所述微波发射天线的背对地球面沿其直径方向固定在所述南北向主桁架上，并且所述微波发射天线的圆心与所述南北向主桁架的中心重合；所述南北向主桁架上的传输电缆电连接至所述微波发射天线，由此将来自每个太阳电池子阵的电能传输至所述微波发射天线。

与现有技术相比，根据本发明的非聚光空间太阳能电站系统具有有益的技术效果：

(1)本发明将传统空间太阳能电站的整体太阳电池阵转化为多个太阳电池子阵，每一个太阳电池子阵通过各自独立的两个导电旋转关节实现太阳电池子阵和电站主结构间的相对转动，也就实现了太阳能电池阵和发射天线间的相对运动，大幅降低了每个导电旋转关节的导电功率，解决了空间太阳能电站系统主要的技术难题。

(2)本发明在将单个导电旋转关节的功率大幅降低以外，还实现了每一个太阳能电池子阵通过两个导电旋转关节进行电力传输，避免了传统航天器设计中最重要的导电旋转关节单点失效的问题。

(3)本发明将整体太阳能电池阵转化为多个太阳能电池子阵，便于采用模块化组装，容易实现系统功率的扩展。

(4)本发明将整体太阳能电池阵转化为多个太阳能电池子阵，各个太阳能电池子阵之间没有直接联系，单个太阳能电池子阵的失效不会影响整个系统的运行，便于进行模块化维护。

(5)本发明将整体太阳能电池阵转化为多个太阳能电池子阵，便于采用模块化分布式控制方式，避免了集中式姿态控制带来的技术难题。

(6)本发明将太阳能电池阵部分和发射天线部分布置在两个不同的层次，可以部分利用重力梯度稳定方式，简化了姿态和轨道控制的难度。

附图说明

图1为根据本发明的非聚光空间太阳能电站的整体结构示意图；

图2为根据本发明的太阳电池子阵的结构示意图；

图3为根据本发明的电站主结构的局部结构示意图；

图4为根据本发明的电站主结构的电力传输线路示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对根据本发明的非聚光空间太阳能电站做进一步详细的说明。

如图1所示，本发明为一种可运行于地球静止轨道，并向地面提供稳定大功率电力传输的非聚光空间太阳能电站，其包括太阳电池阵、电站主结构、微波发射天线、太阳敏感器、控制计算机、以及导电旋转关节。

太阳电池阵包括多个独立的太阳电池子阵模块，如图2所示，太阳电池子阵模块102能够将太阳能转换为电能。每个太阳电池子阵通过设置在其两侧的导电旋转关节104可转动地支撑于电站主结构的上部、并电连接至电站主结构。太阳电池子阵输出的电能通过各自的导电旋转关节传输到安装于电站主结构上的传输电缆。

导电旋转关节(或称太阳帆板驱动结构)采用现有的结构即可，在此不做赘述。

电站主结构用于传输电缆的安装、为整个系统提供姿态和轨道控制所需的刚度，以及安装相关的服务系统设备。

微波发射天线固定于电站主结构下部的中间位置处，并与电站主结构电连接，从而能够将来自太阳电池子阵模块的电能转换为微波能发射至地面接收站。

每个太阳电池子阵上都布置有太阳敏感器，每个太阳电池子阵上的太阳敏感器将其感知到的太阳方位信息发送给相应的控制计算机，由控制计算机计算得出相应太阳电池子阵上的导电旋转关节需转动的角度，并给导电旋转关节发出相应的控制指令，实现太阳电池子阵的对日定向。

本领域技术人员公知的是，微波发射天线包括天线结构、微波源、波导、发射天线和服务系统设备等。太阳电池阵产生的电能通过导电旋转关节传输到电站主结构，进而传输到微波发射天线，通过微波发射天线的配电网络，经过相应的电力变换，为微波源和相关的设备供电，微波源将电能转化为微波向地面进行定点能量传输，地面接收系统接收微波能量，并将其转化为直流电，通过相应的汇流、变流等输入到电网。微波能量对地面接收站的高精度指向通过地面发送的反向波束信号实现。

如图1和图2所示，每个太阳电池子阵包括子阵主桁架101、中部连接桁架103、以及多个太阳电池子阵模块102。其中，子阵主桁架101为矩形框架，中部连接桁架103跨接在子阵主桁架101的两个长边之上，并且中部连接桁架103的两端分别自子阵主桁架101的长边伸出(一般地，中部连接桁架103处于子阵主桁架101的两个长边的中间位置处，将子阵主桁架101等分为两部分)。多个太阳电池子阵模块102嵌装于子阵主桁架101中，并且中部连接桁架103位于多个太阳电池子阵模块102的背阳面。中部连接桁架103上布置有传输电缆。多个太阳电池子阵模块102与中部连接桁架103上的传输电缆电连接，使得多个太阳电池子阵模块102转换的电能均汇总至中部连接桁架103。实践中，多个太阳电池子阵模块102可采用串联、并联或者串并联结合的方式连接，由多个太阳电池子阵模块转化的电能统一汇流到中部连接桁架103上的传输电缆。中部连接桁架103的每一端均电连接有一个导电旋转关节104，每个导电旋转关节104进一步固定、并电连接至下面将详细描述的电站主结构。

太阳电池子阵主桁架由空间可展开桁架结构组装而成，作为整个电池子阵模块的主支撑结构，桁架结构采用碳纤维复合材料，具有质量轻、刚度高、空间环境适应性好的特性。太阳电池子阵模块采用现有的空间可展开的大型薄膜太阳电池阵结构，在轨展开后安装在太阳电池子阵主桁架上。多个太阳电池子阵模块的具体安装顺序根据实际需要而定。本领域技术人员能够理解的是，太阳电池子阵模块与太阳电池子阵主桁架101之间以及太阳电池子阵模块之间都是通过可伸缩式对接机构连接锁定。太阳电池子阵的中部连接桁架也是空间可展开桁架结构。整个太阳电池子阵通过电池的串并联和电缆的传输，最终将电能传输到导电旋转关节。

结合图1和图3所示，电站主结构包括南北向主桁架204、多个上下向桁架202、加强桁架组件203、以及第一导电旋转关节连接桁架201和第二导电旋转关节连接桁架205。

其中，如图3所示，加强桁架组件203包括呈“T”形布置的南北向加强桁架2031和上下向加强桁架2032。上下向加强桁架2032的下端连接至南北向主桁架204的中心，上端连接至南北向加强桁架2031的中部。每个上下向桁架202的下端垂直连接至南北向主桁架204，多个上下向桁架202彼此间隔、且并列地布置在南北向主桁架204上，并且这些上下向桁架202关于上下向加强桁架2032对称地分布在南北向主桁架204上。所述南北向加强桁架2031的两端分别连接至相邻的两个上下向桁架202。

如上所述，多个上下向桁架202均匀地分布在上下向加强桁架2032的两侧。其中，在位于上下向加强桁架2032每一侧的多个并列布置的上下向桁架202中，位于边上的两个上下向桁架202中的每一个的上端与一个第一导电旋转关节连接桁架201的一端连接，该第一导电旋转关节连接桁架201的另一端与一个导电旋转关节104的固定端固定连接；而位于中间部分的上下向桁架202的上端连接至一个相应的第二导电旋转关节连接桁架205的中部，该第二导电旋转关节连接桁架205的两端各自与一个导电旋转关节104的固定端固定连接。

安装于相邻的两个上下向桁架202上的两个导电旋转关节104的转动端之间连接有一个太阳电池子阵，并且南北向主桁架204、多个上下向桁架202、以及第一导电旋转关节连接桁架201和第二导电旋转关节连接桁架205上均布置有传输电缆。太阳电池子阵电连接至其两侧的两个导电旋转关节104，每个导电旋转关节104进一步电连接至相应的第一导电旋转关节连接桁架201或第二导电旋转关节连接桁架205上的传输电缆，第一导电旋转关节连接桁架201和第二导电旋转关节连接桁架205上的传输电缆又与相应的上下向桁架202上的传输电缆电连接，每个上下向桁架202上的传输电缆又与南北向主桁架204上的传输电缆电连接。

以图3所示的设置有4个太阳电池子阵、一根南北向主桁架204、6根上下向桁架202、一个加强桁架组件203的太阳能电站为例，6根上下向桁架202分为两组，分别布置在加强桁架组件203的两侧，假设图3中的6根上下向桁架202自左向右分别标识为1-6号上下向桁架，则，1号、3号、4号、6号上下向桁架上各自连接有一个第一导电旋转关节连接桁架201，第一导电旋转关节连接桁架201的另一端又连接有一个导电旋转关节。而2号和5号上下向桁架上各自连接有一个第二导电旋转关节连接桁架205，该第二导电旋转关节连接桁架205的两端各自连接有一个导电旋转关节。在1号和2号上下向桁架之间、2号和3号上下向桁架之间、4号和5号上下向桁架之间、以及5号和6号上下向桁架之间分别通过相应的两个导电旋转关节连接有一个太阳电池子阵，每个太阳电池子阵通过其两侧的导电旋转关节可转动地支撑于相邻的两个上下向桁架之间。并且，由于南北向主桁架204、上下向桁架、第一导电旋转关节连接桁架201、以及第二导电旋转关节连接桁架205上均布置有传输电缆，因此，太阳电池子阵转换的电能能够通过其两侧的导电旋转关节、第一导电旋转关节连接桁架201或第二导电旋转关节连接桁架205、以及上下向桁架传输到南北向主桁架204上。

如上，空间太阳能电站的电站主结构由多根空间可展开结构组装而成，作为整个空间太阳能电站的主支撑结构。太阳电池子阵102依靠太阳敏感器及相应的控制计算机驱动每天旋转一周。南北向主桁架204、上下向桁架202、、以及第一导电旋转关节连接桁架201和导电旋转关节连接桁架205，加强桁架组件203仅用于增强总体结构，不安装传输电缆。第一导电旋转关节连接桁架201和第二导电旋转关节连接桁架205为独立的结构，呈一字形，其中，第一导电旋转关节连接桁架201的一端固定连接有一个导电旋转关节104，另一端连接至一个相应的上下向桁架的上端；而第二导电旋转关节连接桁架205的两端分别连接有一个导电旋转关节104，并且其中部支撑于一个相应的上下向桁架。上下向桁架202由单根或多根空间可展开桁架结构组装而成。

微波发射天线206为圆盘形结构。微波发射天线206的背对地球面沿其直径方向固定在南北向主桁架204上，并且微波发射天线206的圆心与南北向主桁架204的中心重合。南北向主桁架204上的传输电缆电连接至微波发射天线206，由此将来自每个太阳电池子阵的电能传输至所述微波发射天线206。南北向主桁架204可以采用贯穿微波发射天线206和不贯穿微波发射天线206两种方式，并且分段与上下向桁架进行连接。

本领域技术人员公知的是，微波发射天线包括天线结构、微波源、波导、发射天线和服务系统等，均匀分布在整个天线上。天线结构作为整个天线的支撑结构，在天线结构上安装天线模块，每个天线模块包括多个微波源、波导、控制电路和发射天线，其中，微波源可采用磁控管或半导体放大器，发射天线采用双层微带贴片阵列天线。服务系统设备安装在天线结构上。

本发明中，每个太阳电池子阵通过其两侧的导电旋转关节相对于电站主结构进行转动，每天旋转360度，以维持太阳电池阵的对日定向。电站主结构与微波发射天线连接在一起，保持相对静止。太阳电池子阵的发电通过导电旋转关节传输到电站主结构上的传输电缆，最终传输到微波发射天线和相关服务分系统设备。微波发射天线保持对地定向，实现能量向地面接收站的稳定传输。相关服务分系统设备用于系统的姿态、轨道维持、温度控制和系统管理等。

空间太阳能电站系统的电力传输系统除了本文中描述的传输电缆以外，还包括电力变换、电力分配和电力存储设备。这些设备根据需求分布式安装在电站主结构和微波发射天线的天线结构上(图中未进行示意)。传输电缆可选择传统的铜质或铝制导线，也可以选用超导电缆(需要低温制冷)，也可以选用碳质或其他新型导线材料。单个太阳电池子阵模块将太阳能转换成电能，安装于太阳电池子阵模块内部的电力分配设备将太阳电池阵发出的功率按一定技术要求进行升压变换，调节成上下向桁架上的传输电缆(以下称为子母线传输电缆)所需的电压，上下向桁架上的传输电缆通过电力变换设备的电压变换后接入南北向主桁架上的传输电缆(以下称为主母线传输电缆)，这里的电力变换设备可采用大功率电源变换单元；南北向主桁架上的传输电缆再将大功率的直流电能输送给微波发射天线单元的微波源，在给微波源供电之前，还要通过电源变换器进行DC-DC电源变换，将电压调节到微波源额定电压值，并且保留一部分电力用于相关服务系统的供电(包括电推力器等)，同时通过电力存储设备(如蓄电池)储存部分能量用于阴影期的服务系统供电。

空间太阳能电站的电力传输系统包括太阳电池子阵输出电缆、子母线传输电缆、主母线传输电缆、发射天线电力传输电缆及相关的电力管理设备。

空间太阳能电站的服务系统包括姿态与轨道控制分系统、热控分系统以及信息与系统运行管理分系统等。姿态与轨道控制分系统主要包括电推进器、控制计算机、陀螺、太阳敏感器、星敏感器及相关的控制电路等。热控分系统主要包括加热器、制冷器、辐射器等。信息与系统运行管理分系统主要包括主管理计算机、节点管理计算机、无线控制单元、遥测遥控单元。相关设备之间传感信息和控制指令的传递在局部区域采用有线通信的方式，总体上采用无线通信的方式进行。

在此，需要说明的是，本说明书中未详细描述的内容，是本领域技术人员通过本说明书中的描述以及现有技术能够实现的，因此，不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非用来限制本发明的保护范围。对于本领域的技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，可以对本发明做出若干的修改和替换，所有这些修改和替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种非聚光空间太阳能电站，其特征在于，包括：太阳电池阵、电站主结构、微波发射天线(206)、太阳敏感器、控制计算机、以及导电旋转关节(104)，其中，

所述太阳电池阵包括多个太阳电池子阵，每个太阳电池子阵上设有多个太阳电池子阵模块(102)，所述太阳电池子阵模块(102)能够将太阳能转换为电能；每个太阳电池子阵通过设置在其两侧的导电旋转关节(104)可转动地支撑于所述电站主结构的上部、并电连接至所述电站主结构；

每个太阳电池子阵上都布置有太阳敏感器，每个太阳电池子阵上的太阳敏感器将其感知到的太阳方位信息发送给相应的控制计算机，由控制计算机计算得出相应太阳电池子阵上的导电旋转关节需转动的角度，并给导电旋转关节发出相应的控制指令，以实现太阳电池子阵的对日定向；

所述微波发射天线(206)固定于所述电站主结构下部的中间位置处，并与所述电站主结构电连接，从而能够将来自所述太阳电池子阵模块的电能转换为微波能发射至地面接收站。

2.根据权利要求1所述的非聚光空间太阳能电站，其特征在于，

每个太阳电池子阵包括子阵主桁架(101)、中部连接桁架(103)、以及所述多个太阳电池子阵模块(102)，其中，

所述子阵主桁架(101)为矩形框架，所述中部连接桁架(103)跨接在所述子阵主桁架(101)的两个长边之上、并且所述中部连接桁架(103)的两端分别自所述子阵主桁架(101)的长边伸出；所述多个太阳电池子阵模块(102)嵌装于所述子阵主桁架(101)中，且所述中部连接桁架(103)位于所述多个太阳电池子阵模块(102)的背阳面；所述中部连接桁架(103)上布置有传输电缆，所述多个太阳电池子阵模块(102)与所述中部连接桁架(103)上的传输电缆电连接，使得所述多个太阳电池子阵模块(102)转换的电能均汇总至所述中部连接桁架(103)；

所述中部连接桁架(103)的每一端均电连接有一个导电旋转关节(104)，每个导电旋转关节(104)进一步固定、并电连接至所述电站主结构。

3.根据权利要求1所述的非聚光空间太阳能电站，其特征在于，

所述电站主结构包括南北向主桁架(204)、多个上下向桁架(202)、加强桁架组件(203)、以及第一导电旋转关节连接桁架(201)和第二导电旋转关节连接桁架(205)，其中，

所述加强桁架组件(203)包括呈“T”形布置的南北向加强桁架(2031)和上下向加强桁架(2032)，所述上下向加强桁架(2032)的下端连接至所述南北向主桁架(204)的中心，上端连接至所述南北向加强桁架(2031)的中部；

每个上下向桁架(202)的下端垂直连接至所述南北向主桁架(204)，多个上下向桁架(202)彼此间隔地、且并列地布置在所述南北向主桁架(204)上，并且所述多个上下向桁架(202)关于所述上下向加强桁架(2032)对称地分布在所述南北向主桁架(204)上；所述南北向加强桁架(2031)的两端分别连接至相邻的两个上下向桁架(202)；

在位于所述上下向加强桁架(2032)每一侧的多个并列布置的上下向桁架(202)中，位于边上的两个上下向桁架(202)中的每一个的上端与一个第一导电旋转关节连接桁架(201)的一端连接，该第一导电旋转关节连接桁架(201)的另一端与一个导电旋转关节(104)的固定端固定连接；而位于中部的上下向桁架(202)的上端连接至第二导电旋转关节连接桁架(205)的中部，该第二导电旋转关节连接桁架(205)的两端各自与一个导电旋转关节(104)的固定端固定连接；

安装于相邻的两个上下向桁架(202)上的两个导电旋转关节(104)的转动端之间连接有一个太阳电池子阵，并且所述南北向主桁架(204)、多个上下向桁架(202)、以及第一导电旋转关节连接桁架(201)和第二导电旋转关节连接桁架(205)上均布置有传输电缆，所述太阳电池子阵电连接至其两侧的两个导电旋转关节(104)，每个导电旋转关节(104)进一步电连接至相应的第一导电旋转关节连接桁架(201)或第二导电旋转关节连接桁架(205)上的传输电缆，第一导电旋转关节连接桁架(201)和第二导电旋转关节连接桁架(205)上的传输电缆又与相应的上下向桁架(202)上的传输电缆电连接，每个上下向桁架(202)上的传输电缆又与所述南北向主桁架(204)上的传输电缆电连接；

所述微波发射天线(206)为圆盘形结构，所述微波发射天线(206)的背对地球面沿其直径方向固定在所述南北向主桁架(204)上，并且所述微波发射天线(206)的圆心与所述南北向主桁架(204)的中心重合；所述南北向主桁架(204)上的传输电缆电连接至所述微波发射天线(206)，由此将来自每个太阳电池子阵的电能传输至所述微波发射天线(206)。