“飞行电站”如何发电
长长的巨型“风筝”也能发电!近日,全球最大的5000平方米高空风力发电场在内蒙古阿拉善左旗试验场开业。完成了预定的全部试验,并成功闭合了风冠,标志着我国风电技术的工程化应用迈出了坚实的一步。
风力发电是利用空中组件在300米以上高空捕捉风能,实现“能源能源”能源的新能源技术。这个过程类似于风筝的收缩和飞行:降落伞单元利用氦气球提供初始升力,上升到一定高度后打开空气降落伞,利用空气降落伞随风往复运动,捕捉风能。这会对主电缆产生很大的拉力,进而驱动发电机组发电。
“飞行电站”,发电效率如何一代?
高空风能国家重点研发计划试验项目现场指挥曹伦表示,拟建的“电站”单机额定功率为5兆瓦。从500米上升到3000米高度后,又回到初始位置。单次发电周期约20分钟,每次增加发电量约500千瓦时。据测算,正常情况下年发电量可达1000万千瓦时,相当于节省近3000吨标准煤。
获得高空风能,国内外主要有两条技术路线:风基和陆基。主要区别在于发电机的位置。风力路线将发电机安装在飞机上,在高空发电;地面路线选择将重型发电机固定在地面上并捕获风力通过翼伞、飞艇或其他空中部件获取能量,从而吸引地面发电机发电。本次测试的伞梯式地面高空风力发电系统由“空中组件+牵引电缆+地面组件”三部分组成。
蒸汽工厂的“飞行电站”发电看似原理简单,但由于需要克服风切变、湍流、极端天气等影响。例如,一把5000平方米的雨伞展开面积很大,可以覆盖约12个标准篮球场。打开伞非常困难,并且操作地面绞车的绳速高达每小时50至60公里。
有了远程风电、风电可用,为什么还要发展高风电呢?
“高空风能具有风功率高、风向稳定、分布广等优点,理论蕴藏量可达100吨以上相当于全球电力消耗的总需求。计算表明,与普通陆上风电相比,可节省90%的土地和钢材消耗,降低用电成本近30%。”中国能源工程、中电工程高级技术专家霍少雷表示。
“高空风能仍属于尚未大规模开发的新能源‘无人区’。随着设备成本下降、技术逐步落地,发展前景值得期待。接下来,我们还将进行多降落伞飞行试验,计划明年底进入发电试验阶段。”霍少雷告诉记者,目前我国在大功率空基大功率陆基节能利用领域拥有一系列自主知识产权,可实现工业行业整个技术装备的自主可控。
《人民日报》(2025 年 11 月 15 日第 02 页)
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