会飞的发电站 高空风力发电是什么?中国技术又领先世界!

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  大家对 “大风车”风力发电不会陌生,但是否知道什么是高空风力发电呢?如何操作?在这个潜力无限电力新领域,中国技术已领先世界!

高空风力更强 发电效果更好

传统风力发电多采用巨型风机,高空风力发电则没有这个“标志”。(图片来源:视觉中国)

  风力发电是洁净再生能源技术,最常见风力发电形式,是风吹动“大风车”风力发电机叶片旋转,将风“动能”转化为“机械能”,借此带动发电机产生“电能”。在中国,很多风力充足地区都大量安装此类设备。

  高空风力发电又称浮空风力发电,是发电的创新技术。它不像传统风电的“大风车”,但能量转换原理上与之并无二致,不同的只是“大风车”用的是离地数十至一、二百米的风,高空风力发电则利用离地300米以上,甚至数千米高处的风力。

  “舍近求远”用高空风力的原因很简单:高空没有障碍物阻挡,空气流动快,且愈高地方风力愈强、愈稳定,发电效果也愈好,发电成本亦会远低于火电。

  有报道称,在2,000米高空,风速能达到地面数倍,风能密度约为地面数十倍。研究表明,潜藏于距离地面300米至10,000米高空的风能资源,其理论储量可达全球电力总消费需求100倍以上。

 “陆基”高空风力发电如放风筝

陆基高空风力发电须使用“捕风伞”。图为世界最大、面积达到5,000平方米“捕风伞”在内蒙古进行开伞实验。(网上图片)

  如何能用上潜力无限的高空风力来发电?目前有陆基(陆上平台)和空基(空中平台)两种方式。

  简单来说,陆基方式是用氦气球提升初始升力,把大型“捕风伞”升上高空后打开。当风吹动“捕风伞”,巨大拉力会牵引系留绳缆,再带动地面卷扬机高速旋转,借此驱动相连发电机产生电力。大家可把其操作想像成放一只超级大风筝,会更容易理解。

  2025年底,一个世界最大、面积达到5,000平方米,相当于12个篮球场的“捕风伞”,在中国内蒙古阿拉善左旗进行试验开伞,并预计2026年底试验发电。

  陆基高空风力发电之名称,源于发电机置于地面,空基则是把发电机挂上高空。它的操作是由飞艇之类飞行器,搭载着发电机升上高空,直接由风力吹动发电机产生电力,电力再由电绳传输到地面。

12个发电机组送上2000米高空

S2000高空风力发电系统以60米长飞艇为平台。(图片来源:视觉中国)

  同样是在中国,北京一间能源技术公司研发的S2000,是全球首个适用于城市环境的兆瓦级空基高空风力发电系统。它的载体为一艘长60米、宽40米、高40米氦气飞艇,配备了12个涡轮发电机组,最高功率可达 3兆瓦。

  2026年1月,S2000在四川宜宾升空,约30分钟后到达2,000米高度悬停,利用高空风力发电385度,并接入电网,打破了飞行高度、并网测试等多项纪录,技术在世界遥遥领先。

  该公司“95后”创办人顿天瑞表示,他们的下一代系统会挑战9,000米高度。9,000米,到达民航客机巡航高度了。

  了解高空风力发电是什么后,到底陆基和空基孰优孰劣?

适合偏远地区和应急电力供应

S2000高空风力发电系统设有12个涡轮发电机组。图中黑色的便是其电机叶片。(图片来源:视觉中国)

  其实它们各有适用场景,而“陆基”系统开伞有一定难度,惟可靠性和维护便利性高;“空基”有更稳定发电能力,节省建筑材料,却维护难度较高,技术复杂,要把发电机轻量化至能够送上天,已经很不容易。所以,两者可谓各有长短。

  那高空风发电会取代“大风车”吗?短期内或许不会。高空风力的构想虽然有了数十年,但进入实验阶段只有20年左右,技术尚未成熟,即便相对成熟的S2000也只是刚开始少量生产,其应用范围远不及“大风车”。

  而且,两者完全以可以并存和互补,传统风力发电成熟和规模化,高空风力发电则灵活性高,无须长途输电的基建配套,特别适合偏远地区、海岛、矿区,以至城市应急电力供应。

  媒体说高空风力发电是“高空架起的移动充电宝”、“会飞的发电站”,可谓十分形像。

  延伸阅读:用太阳能不分日夜 光热发电是什么黑科技?

中国有众多远离大陆的海岛,高空风发电将是供电的灵活方便办法。图为西沙群岛的七连屿。(网上图片)

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