我國高空風力發(fā)電正式起步

張子瑞

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

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

或改變風電大規(guī)模外送格局

據(jù)介紹，績溪中路高空風能發(fā)電項目經(jīng)安徽省發(fā)改委能源局批準立項，項目采用廣東高空風能技術(shù)有限公司研發(fā)的5兆瓦高空風能發(fā)電機組，總建設(shè)規(guī)模100兆瓦，總投資7.9億元。采取一次規(guī)劃、設(shè)計，分期建設(shè)、安裝。第一期工程安裝2臺5兆瓦高空風能發(fā)電機組，裝機容量為10兆瓦，年發(fā)電量約為4700萬千瓦時，建設(shè)工期3年，總投資1.2億元，電量并入國家電網(wǎng)，將為華東地區(qū)提供高品質(zhì)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(tǒng)的低空風力發(fā)電技術(shù)貢獻。在國際上，低空風電也是主流的風力發(fā)電技術(shù)路線。不過，廣東高空風能技術(shù)有限公司相關(guān)人士表示，傳統(tǒng)風力發(fā)電方式存在一些瓶頸：一方面常規(guī)的風力發(fā)電技術(shù)主要集中于100米左右的空間，該高度內(nèi)風能儲存不足，發(fā)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(fā)電時間可以超過95%，年發(fā)電時間可高達6500小時以上。同傳統(tǒng)風電相比，高空風電投資成本約為常規(guī)風電的1/3～1/2，發(fā)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(huán)境影響較小。

據(jù)了解，我國低空風能主要集中在“三北”地區(qū)，而用電負荷在東部，這造成目前風電要大規(guī)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(jù)美國國家環(huán)境預(yù)報中心對全球風能密度的測算，由于我國特殊的地理環(huán)境，當高度超過500米后，風能密集地區(qū)便逐漸向東南沿海移動，在3000～10000米范圍內(nèi)，高空風能資源最密集的區(qū)域正好集中在華東、華中、華南等經(jīng)濟最發(fā)達地區(qū)，如果高空風能可以大規(guī)模收集利用，則無需耗費巨資建設(shè)長距離、大容量的輸電通道。

中外企業(yè)競相進入高新領(lǐng)域

據(jù)了解，過去幾年，在美國、歐洲涌現(xiàn)了一批研發(fā)高空風電技術(shù)的公司，經(jīng)粗略統(tǒng)計，目前高空風能發(fā)電公司全球已經(jīng)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(fā)電設(shè)備公司Makani Power，高空風電技術(shù)引發(fā)能源界關(guān)注。意大利KiteGen科技公司同樣將目光投向高空風能，并開發(fā)出全新的MARS系統(tǒng)，把高空風電朝商業(yè)化應(yīng)用推進了一步。

據(jù)了解，目前在國內(nèi)從事高空風能技術(shù)研發(fā)應(yīng)用的只有廣東高空風能技術(shù)有限公司一家。該公司于2009年11月落戶廣州開發(fā)區(qū)。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(lǐng)域，曾引起業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)注。近年來，中路股份不斷增大投資，押寶高空風電技術(shù)。

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

“天風技術(shù)的主要原理就是使風箏如滑翔機般借助風力上升，產(chǎn)生的拉力拉動纜繩帶動發(fā)電機發(fā)電；當風箏上升到最大高度后，再通過控制系統(tǒng)調(diào)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(fù)。”廣東高空風能技術(shù)有限公司相關(guān)人士介紹說。

該公司稱，他們的傘梯組合風能采集技術(shù)在世界處于領(lǐng)先水平，在國內(nèi)外已擁有多項發(fā)明專利和自主知識產(chǎn)權(quán)?！皬慕陙淼亩啻螌嶒灚@得的數(shù)據(jù)測算，高空風電技術(shù)商業(yè)化之后度電成本有繼續(xù)下降的潛力，可達到低于0.3元/千瓦時的水平?！痹摴鞠嚓P(guān)人士表示。

大規(guī)模商業(yè)化仍面臨難題

然而，從實驗室技術(shù)到商業(yè)化應(yīng)用，這條路注定不會平坦。

業(yè)內(nèi)認為，高空風電技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用還面臨兩大技術(shù)難點：一是材料，二是控制技術(shù)。首先，高空風能收集、轉(zhuǎn)換所需要的輕質(zhì)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(shù)卻異常復(fù)雜、精細。

“除了兩大難點外，發(fā)展高空風能發(fā)電還需要相關(guān)部門在空域管理、并網(wǎng)發(fā)電及相關(guān)配套方面給予支持和鼓勵，當然，從理論上說，高空風能發(fā)電屬于全新的清潔能源技術(shù)，無論現(xiàn)在是否具備產(chǎn)業(yè)化條件，都值得跟蹤和研究?！庇酗L電業(yè)內(nèi)人士表示。

安徽省發(fā)改委能源局在該項目的批復(fù)函中稱，鑒于該項目為國內(nèi)首次高空風電規(guī)?；虡I(yè)化建設(shè)項目，技術(shù)尚處于初步試驗示范階段，本著“先行示范、陸續(xù)推廣”的原則，同意項目按裝機容量100兆瓦一次規(guī)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(chǔ)上，科學(xué)制定分步實施計劃，完善技術(shù)方案，穩(wěn)步推進項目建設(shè)，確保項目長期經(jīng)濟可靠。

不過，發(fā)展高空風電技術(shù)也獲得了國家層面的鼓勵。2016年，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動（2016～2030）》，明確了開展大型高空風電機組關(guān)鍵技術(shù)研究，實現(xiàn)200～300米高空風力發(fā)電推廣應(yīng)用。按照規(guī)劃，2020年將形成200～300米高空風力發(fā)電成套技術(shù)，并于2030年獲得實際應(yīng)用推廣。

在政策的加持下，高空風電商業(yè)化應(yīng)用所面臨的諸多難點，或許能早日突破。