高空风能：前景可期的绿能场

10月10日，由北京临一云川能源技术有限公司自主研制、具有完全自主知识产权的中国首台S500型涵道式浮空风力发电系统，在湖北荆门漳河机场试验区域轻盈放飞升空，顺利达到500米高度成功发电，并将进入商业化部署阶段。这一突破性的进展标志着中国在高空风力发电领域迈出了坚实一步，为全球能源结构的绿色转型提供了新动力，也引发了业界关于高空风力发电的关注和热议。

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尚待开发的高空风能

距地面500米至10000米的高空风能是人类迄今还没有开发利用的新能源，这是一种储量丰裕、分布广泛的可再生清洁能源。美国斯坦福大学环境和气候科学家的研究报告指出，高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍。高空风的特点是风速高、分布广、风向稳定，常年不断。

有研究表明，随着与地面距离的增加和地面摩擦的减少，高空风速将逐渐加大。在风能资源丰富的风力发电站区域，地面风力也远小于高空，地面附近的风力密度低于每平方米1千瓦。而在高空区域，风力密度则可以达到每平方米5至10千瓦，甚至更高。

根据风力发电的基本原理，风中的能量与风速的三次方成正比。这意味着，风速增加1倍时，风中的能量增加到8倍，3倍风速则意味着高达27倍的能量。因此，风速快的地方是理想的风力发电场。

我国是世界高空风能资源最丰富的国家之一，内蒙古、甘肃北部、东南沿海等地区低空风能最富集，而高度在5000米以上时，我国大部分地区的风能密度均超过每平方米1千瓦。

高空风能作为新能源领域的重要组成部分，因其清洁、可再生、能量密度大、可利用小时数高等优势，正逐渐成为全球能源结构调整的重要力量。

各国竞逐高空风力发电技术

采集高空风能可以获得清洁、低成本、高稳定性的风电，这使得高空风能的发电效率远高于地面风电。近些年来，随着材料技术、浮空器技术、轻量化电机系统技术的发展，高空风能发电技术的价值逐步凸显，为全球能源转型提供了可持续、可再生的能源解决方案，成为全球能源转型的关键组成部分。

事实上，国外早在20世纪70年代爆发能源危机时，各类高空风力发电系统的设计就不断涌现。发达国家对高空风能发电的研究从未停止，美国、法国、德国、荷兰、意大利等国都多次进行过高空风能发电试验。目前，全球已经超过50家高空风能发电公司，注册了数百项专利。

高空风能的开发方式多样，按照风能捕获与机电能量转化方式的不同，目前，世界上的高空风能发电技术可分为空基高空风力发电、陆基高空风力发电两种类型。

空基高空风力发电系统一般由飞行组件、系留组件、发电机和地面设施四部分组成。它利用浮空器或类无人机将发电机组运升至设定高度，让气流吹动电机叶片发电，再通过系留缆将电力传输至地面。美国Altaeros Energies公司的涵道式浮空风力发电系统、Magenn Power公司的椭球形浮空器风力发电平台、德国Aeerstatica公司的共轴双桨浮空器高空风力发电系统、美国Makani公司的缆拽固定翼无人机高空发电系统都完成了试飞发电。北京临一云川能源技术有限公司刷新了涵道式浮空风电系统最大升空高度和单台浮空器发电功率最大两项行业纪录。

陆基高空风力发电系统则将发电机组置于地面，利用氦气球、飞行器等设施将捕风装置升到空中，滑翔伞或降落伞等在空中带动缆绳往复牵引地面发电机转盘旋转，将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能。意大利KiteGen公司是风筝式陆基高空风力发电技术的先驱，2015年4月建设了世界上首个规模化的风筝发电站投入使用。Kite Power System、Kitenergy、Kite Power、Ampyx Power、Kite mill等知名企业都采用了陆基高空风力发电技术路线。上海的中路股份以降落伞为飞行组件，拥有伞梯式陆基风力发电技术，并与中能建联合在安徽绩溪有示范项目。

随着全球对可再生能源需求的日益增长，高空风力发电技术正成为绿色能源领域的一颗新星。

高空风能利用呼唤“中国方案”

现代科技发展已无数次证明，新技术从概念推进到实体产品所需要的时间越来越短。作为能源消费大国，中国逐渐具备了发展高空风电的“天时、地利、人和”。

天时：政策与市场双重驱动。随着全球对于可再生能源需求的日益增长，以及中国政府推进“碳达峰”“碳中和”目标，高空风能发电技术迎来了前所未有的发展机遇。中国政府出台了《“十四五”可再生能源发展规划》等一系列政策，将高空风力发电技术写入了国家重点研发计划指南，为高空风力发电行业提供了明确、广阔的市场前景。此外，中国能建集团参与投资、建设、运营的安徽绩溪陆基高空风能发电技术示范项目、北京临一云川能源技术有限公司的空基涵道式高空风力发电系统相继成功发电，标志着中国在高空风能发电技术的工程化实践方面跻身世界先进行列。

地利：丰富的高空风能资源。中国独特的高空风能资源为高空发电技术的发展提供了天然的地理优势。据美国权威气候监测数据，高空风能最佳地点就包括中国所在的亚洲东海岸。数据显示，最先进的地面风力发电站的风力密度低于每平方米1千瓦，而中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值逾每平方米5千瓦。其中，江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至可达每平方米30千瓦，为世界之最。中国的高空风能条件尤其好，风力强且分布广，大部分地区都具有适合发展高空风电的气候条件。

人和：技术突破与人才优势。中国在高空风能发电技术方面的研究和实践不断取得突破。中国能建集团牵头的国家重点研发计划项目 --“大型伞梯式陆基高空风力发电关键技术及装备”项目启动，北京临一云川能源技术有限公司的涵道式浮空风力发电系统首飞成功发电，说明中国在高空风能颠覆式技术探索上走在世界前列。此外，中国拥有一批专业的技术和管理人才，能为高空风能发电技术的发展提供稳固的智力支持。

高空风能作为一种前景可期的绿色能源，其开发和利用将对全球能源的绿色转型和可持续发展产生深远的影响。中国发展高空发电技术拥有天时地利人和的优势，全球高空风电开发利用呼唤中国方案、中国智慧和中国力量。