我国自研“十米级微波无线电能传输样机”实现电力隔空输送

无线电力传输利用无线电的手段，将由电厂制造出来的电力转换成为无线电波发送出去，再通过特定的接收装置将无线电波收集起来并转换为电力，供人们使用。

近日，由中国电力科学研究院承担的“十米级微波无线电能传输技术研究”项目通过国家电网专家组验收。十米级微波无线电能传输样机可以实现20米距离千瓦级功率电力的隔空输送。

微波输电原理是先通过微波转换器将电能(直流或交流)转换成微波，再通过发射站的微波发射天线将微波送到空间。微波在空间传输至地面接收站。接收到的微波通过转换器将其转换为工频交流电。供用户使用。因此，其原理与无线电发射的原理相似、只是发射的能量级和方向有差别。

微波是波长介于无线电波和红外线辐射之间的电磁波，广泛应用于微波炉、气象雷达、导航和移动通信。与无线电中波和短波不同，微波能顺利通过电离层而不反射。微波输电主要研究和应用领域是太阳能卫星发电站和飞机接收无线电力等。

无线电力传输的主要障碍是无线电力传输的效率和距离，无线 电波的弥散、吸收与衰 减是无 线输 电的难点 。电磁 波在自由空 间传输 能量的过程中会向四面八方散发、不易集中、定向性差 ，能量在无线传输过程中，空气作为耦合介质，电力载体的磁 力线会有 极大损 耗，特别是微波，漫射在空间 ，能量衰竭更快。因此无线 电力传 输功 率低 ，整体 效 率差 ，难以输送 大量 的能 量 ，电力难 以进行大功率远距 离的无线 传输 。对于无线 充电 ，充电器与被充 电设备之间以磁场形式连接 ，各种 各样的干 扰会造 成能量 传输 的损耗 ，电磁 感应 方式 传送 能量 较小 、传送范围较小等问题也制约着电动汽 车的无线充电发展。

无线电能传输又称为无线电力传输、非接触电能传输，是指通过发射器将电能转换为其他形式的中继能量(如电磁场能、激光、微波及机械波等)，隔空传输一段距离后，再通过接收器将中继能量转换为电能，实现无线电能传输的传输方式。

根据能量传输过程中中继能量形式的不同，无线电能传输可分为：磁(场)耦合式、电(场)耦合式、电磁辐射式(如太阳辐射)、机械波耦合式(超声)。其中，磁耦合式是21世纪初研究最为火热的一种无线电能传输方式，也就是将高频电源加载到发射线圈，使发射线圈在电源激励下产生高频磁场，接收线圈在此高频磁场作用下，耦合产生电流，实现无线电能传输。

现在已经问世的无线供电技术，根据其电能传输原理，大致上可以分为三类：

第一类是非接触式充电技术所采用的电磁感应原理，这种非接触式充电技术在许多便携式终端里应用日益广泛。这种类型中，将两个线圈放置于邻近位置上，当电流在一个线圈中流动时，所产生的磁通量成为媒介，导致另一个线圈中也产生电动势。

理论和经验都表明:当原边电流频率、幅值越高,原、副边距离越小,与空气相比,磁心周围介质的相对磁导率越大时,可分离式变压器的传输效率越高。但实际应用当中原副边距离不可能无限小,必须对原副边采取相应的补偿措施。

第二类是最接近实际应用的一种技术，它直接应用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理。微波输能,就是将微波聚焦后定向发射出去,在接收端通过整流天线( rect2enna)把接收到的微波能量转化为直流电能。

这和100年前的收音机原理基本相同：直接在整流电路中将电波的交流波形变换成直流后加以利用，但不使用放大电路等。同以前相比，这种技术的效率得到提高，并正在推动厂商将其投入实际应用。

第三类是利用电磁场的谐振方法。谐振技术在电子领域应用广泛，但是，在供电技术中应用的不是电磁波或者电流，而只是利用电场或者磁场。2006 年11月，美国麻省理工学院(MIT)物理系助理教授Marin Soljacic的研究小组全 球首次宣布了将电场或者磁场应用于供电技术的可能性。