會飛的發電站 高空風力發電是甚麼?中國技術又領先世界!

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  大家對 「大風車」風力發電不會陌生,但是否知道甚麼是高空風力發電呢?如何操作?在這個潛力無限電力新領域,中國技術已領先世界!

高空風力更強 發電效果更好

傳統風力發電多採用巨型風機,高空風力發電則沒有這個「標誌」。
傳統風力發電多採用巨型風機,高空風力發電則沒有這個「標誌」。(圖片來源:視覺中國)

  風力發電是潔淨再生能源技術,最常見風力發電形式,是風吹動「大風車」風力發電機葉片旋轉,將風「動能」轉化為「機械能」,藉此帶動發電機產生「電能」。在中國,很多風力充足地區都大量安裝此類設備。

  高空風力發電又稱浮空風力發電,是發電的創新技術。它不像傳統風電的「大風車」,但能量轉換原理上與之並無二致,不同的只是「大風車」用的是離地數十至一、二百米的風,高空風力發電則利用離地300米以上,甚至數千米高處的風力。

  「捨近求遠」用高空風力的原因很簡單:高空沒有障礙物阻擋,空氣流動快,且愈高地方風力愈強、愈穩定,發電效果也愈好,發電成本亦會遠低於火電。

  有報道稱,在2,000米高空,風速能達到地面數倍,風能密度約為地面數十倍。研究表明,潛藏於距離地面300米至10,000米高空的風能資源,其理論儲量可達全球電力總消費需求100倍以上。

 「陸基」高空風力發電如放風箏

陸基高空風力發電須使用「捕風傘」。圖為世界最大、面積達到5,000平方米「捕風傘」在內蒙古進行開傘實驗。
陸基高空風力發電須使用「捕風傘」。圖為世界最大、面積達到5,000平方米「捕風傘」在內蒙古進行開傘實驗。(網上圖片)

  如何能用上潛力無限的高空風力來發電?目前有陸基(陸上平台)和空基(空中平台)兩種方式。

  簡單來說,陸基方式是用氦氣球提升初始升力,把大型「捕風傘」升上高空後打開。當風吹動「捕風傘」,巨大拉力會牽引繫留繩纜,再帶動地面捲揚機高速旋轉,藉此驅動相連發電機產生電力。大家可把其操作想像成放一隻超級大風箏,會更容易理解。

  2025年底,一個世界最大、面積達到5,000平方米,相當於12個籃球場的「捕風傘」,在中國內蒙古阿拉善左旗進行試驗開傘,並預計2026年底試驗發電。

  陸基高空風力發電之名稱,源於發電機置於地面,空基則是把發電機掛上高空。它的操作是由飛艇之類飛行器,搭載着發電機升上高空,直接由風力吹動發電機產生電力,電力再由電繩傳輸到地面。

12個發電機組送上2000米高空

S2000高空風力發電系統以60米長飛艇為平台。
S2000高空風力發電系統以60米長飛艇為平台。(圖片來源:視覺中國)

  同樣是在中國,北京一間能源技術公司研發的S2000,是全球首個適用於城市環境的兆瓦級空基高空風力發電系統。它的載體為一艘長60米、寬40米、高40米氦氣飛艇,配備了12個渦輪發電機組,最高功率可達 3兆瓦。

  2026年1月,S2000在四川宜賓升空,約30分鐘後到達2,000米高度懸停,利用高空風力發電385度,並接入電網,打破了飛行高度、併網測試等多項紀錄,技術在世界遙遙領先。

  該公司「95後」創辦人頓天瑞表示,他們的下一代系統會挑戰9,000米高度。9,000米,到達民航客機巡航高度了。

  了解高空風力發電是甚麼後,到底陸基和空基孰優孰劣?

適合偏遠地區和應急電力供應

S2000高空風力發電系統設有12個渦輪發電機組。圖中黑色的便是其電機葉片。
S2000高空風力發電系統設有12個渦輪發電機組。圖中黑色的便是其電機葉片。(圖片來源:視覺中國)

  其實它們各有適用場景,而「陸基」系統開傘有一定難度,惟可靠性和維護便利性高;「空基」有更穩定發電能力,節省建築材料,卻維護難度較高,技術複雜,要把發電機輕量化至能夠送上天,已經很不容易。所以,兩者可謂各有長短。

  那高空風發電會取代「大風車」嗎?短期內或許不會。高空風力的構想雖然有了數十年,但進入實驗階段只有20年左右,技術尚未成熟,即便相對成熟的S2000也只是剛開始少量生產,其應用範圍遠不及「大風車」。

  而且,兩者完全以可以並存和互補,傳統風力發電成熟和規模化,高空風力發電則靈活性高,無須長途輸電的基建配套,特別適合偏遠地區、海島、礦區,以至城市應急電力供應。

  媒體說高空風力發電是「高空架起的移動充電寶」、「會飛的發電站」,可謂十分形像。

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中國有眾多遠離大陸的海島,高空風發電將是供電的靈活方便辦法。圖為西沙群島的七連嶼。
中國有眾多遠離大陸的海島,高空風發電將是供電的靈活方便辦法。圖為西沙群島的七連嶼。(網上圖片)
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