高空风电技术全球赛跑 中国领先2015年05月26日 08:25 作者:席淑静广东高空风能技术有限公司采取“风筝式”技术路线，但系统设计与KiteGen等公司有明显差异。　　1、 高空风能利用方式舍弃巨型“风筝”，改为伞形结构，降落伞的圆形对称结构有利于提高系统稳定性。利用高空风能做上下运动，产生的机械能拉动地面发电机转化为电能。空中系统只需要改变高度即可，空中控制系统存在自稳定特点，容易控制飞行姿态。系统做功过程只是上下运动，不会有“乱跑”的问题。　　简单说，广东高空风能系统是通过降落伞的上下循环往复运动实现发电。“当伞张开的时候，在风的作用下往上升，升上去的时候做功，到了一定高度的时候，伞就会收掉。整个过程由伞上的控制器决定。比如我们设定3000米，他到3000米的时候就收掉，下滑到300米的时候伞就打开，上升过程中就会发电。”张建军介绍。　　目前，全球高空风电试验项目多集中在300米至500米的空域，如谷歌Makani Power的风筝发电机可以上升到80-350米的高度，新近准备放飞的发电机可以飞到450米高空。而广东高空风电系统可以上升到数千米以上的高空。　　2、 采用伞梯组合形式，机组主要由两部分组成：空中系统和地面系统。空中系统由多个做功伞、若干平衡伞外加飘空气球组成；地面系统主要是由发电机、卷扬机(滚筒和反向转动电机)和万向滑轮组成；伞之间、做功伞与卷扬机之间是通过轻质高强度缆绳连接。　　风电系统的发电量由当天的风速决定。理论上看，在空中系统的捕获面积(风筝的大小)一定的情况下，风速越高，功率越大，反之亦然。这在客观上导致了风电系统功率时大时小，给电网带来了较大压力。　　而伞梯组合的特点是能在任意风力环境下实现稳定功率发电。当风力较低时，空中控制系统在上升阶段将打开全部的做功伞。风力较大时，则只有部分做功伞被打开，从而实现任何风力环境下的稳定功率输出。 伞梯组合的形式实现了高空风电系统从“能发电”到“稳定功率发电”的突破。　　此外，伞梯组合受风面积大：广东高空风电系统利用多个巨型降落伞收集风能，受风面积大，KiteGen的风筝式收集风能方式兜风面积较小，Makani Power以涡轮叶片顶端(类似于直升机螺旋桨)的风能收集方式兜风面积更小。　　广东高空风能过去五年来要解决的最大难题就是伞体控制的问题。伞梯组合型发电系统的难点在于如何实现巨型降落伞的自由开合。“到目前为止，很多人都不相信我们这么大的伞可以在空中实现自由开合，我们一个伞是几百平米甚至上千平米的面积，很多人认为你开了就合不上，合上了就打不开。　　所以在空中巨大升力的情况下，如何灵活控制伞的开合是一个难题。”张建军说，控制器是该公司的核心技术。目前控制器相关的技术已经申请计算机软件著作权并获得授权，设备已成功运行。　　3、 系统可模块化和规模化复制：伞梯组合功率扩容相对“风筝式”更加容易，只需要增加每组伞梯组合中的做功伞数量就可以提高发电功率，同时可以采取四组到十几组伞梯系统同时牵引地面机组的配置，规模复制能力强。而谷歌Makani Power的“风筝式”风电系统为提高发电功率，需要进一步增加风力涡轮机的机翼面积以安装更多的螺旋桨，他们从翼长8.5米到今年增加至25.6米，耗时三年时间。3　　通过以上一系列革命性的设计，伞梯系统具有以下一些优点：　　1、理论时间发电时间可以超过95%。年发电时间可高达6500小时以上，对比传统风电全年满负荷发电小时数只有2300小时有明显的改善。虽然高空风电与普通风电在电站投资上并没有节省太多，但由于发电时间和稳定性高于普通风能，高空风电的度电成本不仅秒杀普通风电，甚至可以超过火电，广东高空风能的度电成本低于0.3元。　　2、地面系统集中，高空风能占地面积远小于其他新能源技术。以100兆瓦发电能力为例，高空风电、海上传统风电、陆上传统风电、太阳能发电占地面积分别为100亩、 320亩、 350亩、4000亩。　　3、无需远距离输电：当高度上升到500米后，中国绝大部分区域的风能具备商业开发价值，因此，高空风电基本不受地域限制。高空风能资源条件优异的地方同时也是经济发达的地方。　　目前，Makani Power最新的风电系统发电功率为600千瓦(0.6MW)，aeros energies公司研发的高空风电系统“空中浮动涡轮”(BAT)发电功率为100千瓦(0.1MW)，更适宜于为偏远地区提供工作生活用电，难以建设大型集中电站。还有一个可以实现稳定发电的重要技术上文中没有讲，但是广东高空风能官网上有其地面发电系统的介绍，其组成部分中有刹车盘、制动器、离合器、增速箱等，通过这些装备就可以调节发电机的转速，保证发电机匀速运行，稳定发电。600290华仪电气投资的意大利KiteGen的旋转木马高空风能发电系统占地面积太大，1000MW需要六七平方公里土地，一平方公里等于1500亩，所以其1000MW需近万亩土地。而中路高空风能400MW仅用66亩土地，1000MW只需要165亩土地，意大利KiteGen相比中路高空风能的土地大量节省，所以可以在大城市周边郊区以较低的土地成本建设高空风能电站，实现近距离输电，大幅降低输电成本。三峡电站远距离输电到广东每度电输电成本就超过0.3元，长江电力出厂电价才只有0.25元，可以见远距离输电对终端用户的电价影响是极大的。西部地区之所以出现大规模弃风弃光就是因为西部地区经济落后，当地并不缺电，而电力外送设施建设不足，无法向外输送电力，而且即使电力外送设施建设足够，远距离输电的成本也是很高的，甘肃的风电输送到北京，0.5元一度的风电加上0.3元的输电成本，到达用户终端的价格是0.8元/度，这个价格谁要？而近距离输电每度电的输电成本不到0.1元，大规模应用高空风电后的度电成本只有几分钱，这样即使高空风电出厂电价为0.4元/度，到达终端用户的电价还不到0.5元/度。

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