我國高空風力發電正式起步

張子瑞

用類似放風箏的方式將發電設備置于空中，利用200米以上高空充裕的風能進行發電，再用線纜傳回地面，這一曾經不可思議的設想正一步步成為現實。

不久前，國內首個商業化高空風能發電項目——績溪中路高空風能發電有限公司高空風能發電項目在安徽績溪金沙鎮開工。未來，項目首期10兆瓦高空風電有望并入國家電網。

或改變風電大規模外送格局

據介紹，績溪中路高空風能發電項目經安徽省發改委能源局批準立項，項目采用廣東高空風能技術有限公司研發的5兆瓦高空風能發電機組，總建設規模100兆瓦，總投資7.9億元。采取一次規劃、設計，分期建設、安裝。第一期工程安裝2臺5兆瓦高空風能發電機組，裝機容量為10兆瓦，年發電量約為4700萬千瓦時，建設工期3年，總投資1.2億元，電量并入國家電網，將為華東地區提供高品質的清潔能源。

目前，我國風電累計裝機已達1.64億千瓦，均由傳統的低空風力發電技術貢獻。在國際上，低空風電也是主流的風力發電技術路線。不過，廣東高空風能技術有限公司相關人士表示，傳統風力發電方式存在一些瓶頸：一方面常規的風力發電技術主要集中于100米左右的空間，該高度內風能儲存不足，發電機組有效利用小時遠低于火電和水電；另一方面低空風電受地勢影響較大，風向有較大的不確定，需要較多支架和葉片收集風能，因此造成了低空風電占地面積大，造價昂貴。相比之下，高空風能是一種儲量巨大、分布廣泛的可再生清潔能源，其理論發電時間可以超過95%，年發電時間可高達6500小時以上。同傳統風電相比，高空風電投資成本約為常規風電的1/3～1/2，發電成本約為1/3，而占地面積僅為1/30，并且免除了噪音困擾，對環境影響較小。

據了解，我國低空風能主要集中在“三北”地區，而用電負荷在東部，這造成目前風電要大規模外送的難題。而高空風能與我國的用電格局存在著天然的匹配。

根據美國國家環境預報中心對全球風能密度的測算，由于我國特殊的地理環境，當高度超過500米后，風能密集地區便逐漸向東南沿海移動，在3000～10000米范圍內，高空風能資源最密集的區域正好集中在華東、華中、華南等經濟最發達地區，如果高空風能可以大規模收集利用，則無需耗費巨資建設長距離、大容量的輸電通道。

中外企業競相進入高新領域

據了解，過去幾年，在美國、歐洲涌現了一批研發高空風電技術的公司，經粗略統計，目前高空風能發電公司全球已經有50多家。

2013年谷歌首次以Google X為名宣布收購空中風力渦輪發電設備公司Makani Power，高空風電技術引發能源界關注。意大利KiteGen科技公司同樣將目光投向高空風能，并開發出全新的MARS系統，把高空風電朝商業化應用推進了一步。

據了解，目前在國內從事高空風能技術研發應用的只有廣東高空風能技術有限公司一家。該公司于2009年11月落戶廣州開發區。2014年9月，主營自行車的中路股份重金入股該公司，進軍清潔能源領域，曾引起業內廣泛關注。近年來，中路股份不斷增大投資，押寶高空風電技術。

資料顯示，廣東高空風能技術有限公司由張建軍、鄒南之、廖國鈞等技術團隊創建。張建軍早年曾在美國幾家公司擔任技術總監，擁有多項發明專利。2005年，他在美國加州創建了天風公司，發明了一種新型的高空風電技術，稱為“天風技術”。這是一種“風箏”式的高空風電技術。

“天風技術的主要原理就是使風箏如滑翔機般借助風力上升，產生的拉力拉動纜繩帶動發電機發電；當風箏上升到最大高度后，再通過控制系統調整風箏翅膀的角度，使其利用自身重力下降。之后再上升供電，如此反復?！睆V東高空風能技術有限公司相關人士介紹說。

該公司稱，他們的傘梯組合風能采集技術在世界處于領先水平，在國內外已擁有多項發明專利和自主知識產權?！皬慕陙淼亩啻螌嶒灚@得的數據測算，高空風電技術商業化之后度電成本有繼續下降的潛力，可達到低于0.3元/千瓦時的水平?！痹摴鞠嚓P人士表示。

大規模商業化仍面臨難題

然而，從實驗室技術到商業化應用，這條路注定不會平坦。

業內認為，高空風電技術商業化應用還面臨兩大技術難點：一是材料，二是控制技術。首先，高空風能收集、轉換所需要的輕質高強度材料難以獲得，這種材料必須同時具備超輕、高強度、耐腐蝕的特點。此外，高空風電的原理雖然簡單，但具體的控制技術卻異常復雜、精細。

“除了兩大難點外，發展高空風能發電還需要相關部門在空域管理、并網發電及相關配套方面給予支持和鼓勵，當然，從理論上說，高空風能發電屬于全新的清潔能源技術，無論現在是否具備產業化條件，都值得跟蹤和研究?！庇酗L電業內人士表示。

安徽省發改委能源局在該項目的批復函中稱，鑒于該項目為國內首次高空風電規?；虡I化建設項目，技術尚處于初步試驗示范階段，本著“先行示范、陸續推廣”的原則，同意項目按裝機容量100兆瓦一次規劃，分期實施。并要求實施公司在已有2.5兆瓦實驗電站的基礎上，科學制定分步實施計劃，完善技術方案，穩步推進項目建設，確保項目長期經濟可靠。

不過，發展高空風電技術也獲得了國家層面的鼓勵。2016年，國家發改委、國家能源局印發的《能源技術革命創新行動（2016～2030）》，明確了開展大型高空風電機組關鍵技術研究，實現200～300米高空風力發電推廣應用。按照規劃，2020年將形成200～300米高空風力發電成套技術，并于2030年獲得實際應用推廣。

在政策的加持下，高空風電商業化應用所面臨的諸多難點，或許能早日突破。