在新疆哈密，一個長60米、寬40米的巨型飛艇于9月19日至21日悄然升空。它不是普通的飛艇，而是目前世界上最大的浮空風電裝置——S1500型浮空風力發電系統，設計功率達1兆瓦。
幾乎同時，在北京，一個面積相當于12個標準籃球場的5000平方米“空中捕風傘”正式啟運前往內蒙古測試。發電功率也是兆瓦級。
十天內，中國在高空風力發電領域的兩項重大進展，標志著我國高空風電邁入兆瓦級測試新階段。高空風力發電即是利用能自主停留空中的“飛行器”，捕獲300米以上高空風能，實現風能與電能轉換的新能源技術。目前主要有陸基和空基兩種技術路線。
形似飛艇的“空中發電站”
空基高空風力發電，即發電機懸于空中，把輕型風力發電機搭載在輕量級飛行器（如飛艇、無人機、風箏）上飛行，空中發電。
9月19日至21日，在新疆哈密淖毛湖基地，由北京臨一云川能源技術有限公司研制的S1500型浮空風力發電系統，順利完成了戈壁工況總裝、構形保壓測試、晝夜強風放收等一系列預定試驗科目。
S1500系統長60米、寬40米、高40米，外形酷似飛艇，設計功率1兆瓦（MW），是目前世界上最大的浮空風電裝置。其主氣囊與環翼形成巨型涵道，搭載12套100千瓦發電機組，利用高空穩定強風驅動葉輪，再通過系留線纜將電能穩定輸送至地面。
在材料與成本控制方面，該系統實現了顛覆性突破。相較于傳統風電需建設數百噸級塔筒和混凝土基礎，S1500通過浮空設計省去大型支撐結構，材料消耗減少40%（相當于節省200噸鋼材），度電成本降低30%。特制“電力臍帶”系留纜繩兼具承重與輸電功能，可承受上百噸拉力并實現千米級高壓電力傳輸，解決了高空發電的能源輸送瓶頸。
系統還集成了智能姿態控制系統，可根據風向自動調整傾斜角度，在戈壁強風環境下仍能保持±3°的姿態精度；極端天氣應對機制通過自動降高或回收至地面掩體，可抵御17級臺風。
該公司后續還將在國內多地開展多環境、多場景驗證，計劃2026年實現批量生產并交付首批用戶并網發電。
5000平方米“空中捕風傘”
與空基技術不同，陸基高空風力發電，即發電機置于地面，把本身不發電的輕量級飛行器（如傘梯、無人機）置于空中捕獲風能，通過飛行組件捕捉風能帶動纜繩往復牽引地面發電機轉盤旋轉，從而產生電能。
9月26日，由中國能建中電工程牽頭的國家重點研發計劃“大型傘梯式陸基高空風力發電關鍵技術及裝備”項目全球最大高空風力發電做功傘在京啟運。
此次交付啟運的做功傘是空中組件的核心設備，展開面積達5000平方米，相當于12個標準籃球場，可在500-5000米高度范圍內往復捕獲風能并帶動地面發電設備發電。
中國能建首席科學家羅必雄強調：“這一項目試驗標志著我國高空風力發電由千瓦級向兆瓦級邁進，高空風能捕獲從1000米向3000米，甚至5000米邁進，未來可極大帶動航空、能源、環保等高空風能相關產業的發展?！?/span>
此次啟運的做功傘將運往內蒙古自治區阿拉善盟左旗，正式開展現場放飛試驗測試工作。
高空風電何以成為能源新寵？
近年來，傳統的風力發電技術受限于地形、氣候等多種因素，其發展潛力和效率受到了一定的限制。而距地面500米至10000米的高空風能是人類迄今還沒有開發利用的新能源。這是一種儲量豐裕、分布廣泛的可再生清潔能源。
國外環境和氣候科學家的研究報告指出，高空中蘊藏的風能超過人類社會總需能源的100多倍。高空風的特點是風速高、分布廣、風向穩定、常年不斷，具有很高的能源開發價值。
在風能資源豐富的風力發電站區域，地面風力也遠小于高空，地面附近的風力密度低于每平方米1千瓦。而在高空區域，風力密度則可以達到每平方米5至10千瓦，甚至更高。
根據風力發電的基本原理，風中的能量與風速的三次方成正比。中國科學院空天信息創新研究院浮空器高空發電項目負責人宮澤奇曾解釋說，這意味著，風速增加1倍時，風中的能量增加到8倍，3倍風速則意味著高達27倍的能量。因此，風速快的地方是理想的風力發電場。
我國是世界高空風能資源豐富的國家之一，內蒙古、甘肅北部、東南沿海等地區低空風能最富集，而高度在5000米以上時，我國大部分地區的風能密度均超過每平方米1千瓦。采集高空風能可以獲得清潔、低成本以及高穩定性的風電，這使得高空風能的發電效率遠高于地面風電。
“相比較常規陸上風電，高空風電可節約95%的占地，減少90%的用鋼，并可使度電成本降低30%，同時可串聯多個飛行器，在大型化、商業化上具有明顯優勢。”羅必雄表示。
近年來，我國在高空風能利用領域走在世界前列，擁有一系列自主知識產權，可實現全產業鏈技術與設備自主可控。
掃碼關注公眾號
魯公網安備37010002000233 技術支持：行知科技
