長長的巨型“風箏”也能發電!日前,世界最大5000平方米高空風力發電捕風傘在內蒙古阿拉善左旗試驗場開傘,完成全部預定試驗內容并成功實現空中收傘,標志著我國高空風力發電技術在工程化應用方面邁出堅實一步。
高空風力發電是利用空中組件捕獲300米以上高空風能,實現“風能—電能”轉換的新能源技術。這個過程類似收放風箏:傘組通過氦氣球提供初始升力,上升到一定高度后打開捕風傘,利用捕風傘在空中往復運動實現捕獲風能,這將對主纜繩產生巨大拉力,進而帶動發電機組發電。
“會飛的電站”,發電效率怎么樣?
高空風能國家重點研發計劃試驗工程現場總指揮曹侖介紹,擬建設的這座“電站”單機額定功率5兆瓦,從500米上升至3000米高度后,再返回初始位置,單次發電循環時間約為20分鐘,上升一次的發電量約500千瓦時。據測算,正常狀態下年發電量可達1000萬千瓦時,相當于節約標準煤約3000噸。
為捕獲高空風能,國內外主要有空基和陸基兩種技術路線,關鍵區別在于發電機的位置??栈肪€將發電機組置于空中飛行器上,在高空發電;陸基路線則選擇將重型發電機固定在地面,通過翼傘、飛艇或其他空中組件捕獲風能,從而牽引地面發電機發電。此次試驗的傘梯式陸基高空風力發電系統,由“空中組件+牽引纜繩+地面組件”三部分構成。
“會飛的電站”發電,看似原理簡單,但由于需克服風切變、湍流、極端天氣等影響,對設備裝置的可靠性和運營維護要求很高。比如,5000平方米捕風傘展開面積大,能蓋住大概12個標準籃球場,開傘難度極高,運轉中的地面卷揚機繩速高達每小時50至60公里。
有了陸上風電和海上風電,為何還要發展高空風電?
“高空風能具備風能密度大、風向穩定、廣泛分布等優勢,其理論儲量可達全球電力總消費需求的100倍以上。測算顯示,相比一般的陸上風電,可節約九成土地和用鋼量,降低約三成度電成本?!敝袊芙ㄖ须姽こ谈呒壖夹g專家霍少磊介紹。
“高空風能目前仍是未規模開發的新能源‘無人區’,隨著設備造價降低和技術逐步成熟,發展前景值得期待。接下來我們還將進行多傘放飛試驗,計劃明年底進入發電試驗階段?!被羯倮诟嬖V記者,當前我國在傘梯式陸基高空風能利用領域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。
本報記者 丁怡婷
《人民日報》(2025年11月15日 第 02 版)