將發(fā)電裝置用類似放風(fēng)箏的方式飄到空中，利用高空充裕的風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，看似天方夜譚，但經(jīng)過(guò)科學(xué)界的不斷研發(fā)，理想之光正在照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。

根據(jù)海外的最新一項(xiàng)調(diào)研，未來(lái)可能改變世界的十大發(fā)明中，高空風(fēng)電赫然居首。科學(xué)界的評(píng)價(jià)是，其可能深刻改變?nèi)蛭磥?lái)的能源結(jié)構(gòu)和現(xiàn)狀。

近兩年來(lái)，一場(chǎng)關(guān)于高空風(fēng)電技術(shù)的賽跑已然開(kāi)始。經(jīng)粗略統(tǒng)計(jì)，高空風(fēng)能發(fā)電公司全球已經(jīng)超過(guò)50家。隨著實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的成功，2015年全球?qū)⒄介_(kāi)啟高空風(fēng)能的商用化市場(chǎng)。

根據(jù)全球風(fēng)能協(xié)會(huì)GWEC（Global Wind Energy Council）對(duì)2012年-2016年全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)量預(yù)測(cè)，以高空風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)化初期在風(fēng)電行業(yè)市場(chǎng)占有率為20%計(jì)算，高空風(fēng)電行業(yè)市場(chǎng)需求量超過(guò)1000億美元。蕪湖天風(fēng)新能源科技有限公司總經(jīng)理鄒南之在接受中國(guó)證券報(bào)采訪時(shí)表示，我國(guó)發(fā)展高空風(fēng)電有著獨(dú)特的資源稟賦。在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，高空風(fēng)電設(shè)備、高空風(fēng)電站建設(shè)的市場(chǎng)規(guī)模難以估量。但也有分析人士稱，受制于空域管制和“棄風(fēng)”的情況，高空風(fēng)電的發(fā)展仍有諸多掣肘，其產(chǎn)業(yè)化前景光明但道路依舊漫長(zhǎng)。

風(fēng)電新的解決方案

從定義看，高空風(fēng)電是利用距地面約1600至40000英尺高空的風(fēng)力來(lái)發(fā)電。早在20世紀(jì)70年代爆發(fā)能源危機(jī)時(shí)，各類高空風(fēng)電的設(shè)計(jì)就不斷涌現(xiàn)。發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高空風(fēng)電的研究從未停止。美國(guó)、荷蘭、意大利等國(guó)都多次進(jìn)行過(guò)高空風(fēng)能發(fā)電試驗(yàn)。目前主要有兩種高空風(fēng)電的構(gòu)架方式。第一種是在空中建造發(fā)電站，然后通過(guò)電纜輸送到地面;第二種類似“放風(fēng)箏”，即通過(guò)拉伸產(chǎn)生機(jī)械能，再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

從技術(shù)層面看，高空“風(fēng)箏型”發(fā)電有兩大關(guān)鍵環(huán)節(jié)，首先是高空風(fēng)能收集環(huán)節(jié)，其次是高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)。其中，在高空風(fēng)能收集環(huán)節(jié)，為了把“風(fēng)箏”憑借風(fēng)力送上天，至少需要100噸拉力。如果用鋼鐵做繩子，如此遠(yuǎn)距離，鋼繩連自身重力都無(wú)法承受，因此采用的材料必須比重極輕，并具備高強(qiáng)度、耐腐蝕的特點(diǎn)。

高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)，則需要有效解決空中系統(tǒng)的穩(wěn)定性，高空風(fēng)能發(fā)電的持續(xù)性和穩(wěn)定性難以得到有效保障。“風(fēng)箏型”高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，由于“風(fēng)箏”既擔(dān)負(fù)平衡作用，又擔(dān)負(fù)做功的主體，平衡運(yùn)動(dòng)與做功運(yùn)動(dòng)互相耦合，所以不能分別控制，對(duì)平衡的控制必然影響到做功運(yùn)動(dòng)。而做功運(yùn)動(dòng)也必然會(huì)影響到系統(tǒng)的平衡。在整個(gè)運(yùn)行做功的過(guò)程中，系統(tǒng)的平衡穩(wěn)定很容易被破壞，而尋找平衡與做功的最佳控制模式復(fù)雜而又困難。

站在能源格局的角度，利用好風(fēng)能十分必要。風(fēng)能是太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化形式，是一種不產(chǎn)生污染物排放的可再生自然資源。受破解化石能源日趨枯竭、保障能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等訴求驅(qū)動(dòng)，20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家均十分重視風(fēng)能的開(kāi)發(fā)利用。特別是自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，現(xiàn)代風(fēng)能的最主要利用形式——風(fēng)力發(fā)電發(fā)展十分迅速，全球風(fēng)電機(jī)裝機(jī)年均增長(zhǎng)率超過(guò)30%，從1990年的216萬(wàn)千瓦升至2003年的4020萬(wàn)千瓦。

同時(shí)，風(fēng)電商業(yè)性開(kāi)發(fā)的可行性已得到了驗(yàn)證，限制風(fēng)能大規(guī)模商業(yè)開(kāi)發(fā)利用的主要因素——風(fēng)力發(fā)電成本過(guò)去20年中有了大幅下降。隨風(fēng)力資源不同、風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模不同和采用技術(shù)不同，風(fēng)力發(fā)電的成本也相應(yīng)有所不同。目前低風(fēng)力發(fā)電成本已降至每千瓦時(shí)3至5美分，高風(fēng)力發(fā)電成本也降至每千瓦時(shí)10至12美分。到2010年，其更將降至每千瓦時(shí)2至4美分和每千瓦時(shí)6至9美分，達(dá)到與化石能源展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)的水平。

隨著風(fēng)能這一態(tài)勢(shì)的發(fā)展，全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)到2020年預(yù)計(jì)達(dá)12.45億千瓦，發(fā)電量占全球電力消費(fèi)量的12%。業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為，風(fēng)能將是21世紀(jì)最有發(fā)展前途的綠色能源，是當(dāng)前人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的最主要的新動(dòng)力源之一。
 

我國(guó)具有產(chǎn)業(yè)先天優(yōu)勢(shì)

高空風(fēng)電之所以被業(yè)內(nèi)給予很高期望，在于目前的風(fēng)能利用僅限于幾十米至百米的低空，其一大缺點(diǎn)就是不穩(wěn)定可靠。而在幾千米至1萬(wàn)米的高空，不僅風(fēng)速更大且風(fēng)力穩(wěn)定，一年中不刮風(fēng)的時(shí)間不足5%，因此高空風(fēng)能發(fā)電具有發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)與輸出穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。同傳統(tǒng)風(fēng)電相比，高空風(fēng)電投資成本約為常規(guī)風(fēng)電的1/3到1/2，而占地面積僅為1/30且無(wú)噪音，對(duì)環(huán)境影響較小。

業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)指出，高空風(fēng)電客觀上克服了傳統(tǒng)風(fēng)電因風(fēng)量隨意性、波動(dòng)性以及所處地理位置偏僻所伴生的電網(wǎng)建設(shè)欠缺等“缺陷”，可以一定程度上降低棄風(fēng)問(wèn)題的嚴(yán)重程度。

正因?yàn)槿绱耍M管業(yè)內(nèi)對(duì)于高空風(fēng)電的技術(shù)可行性存有較大的疑問(wèn)，但是高空風(fēng)電客觀的存在并有巨大的利用價(jià)值卻是不爭(zhēng)的事實(shí)。

美國(guó)環(huán)境和氣候科學(xué)家克里斯蒂安·阿切爾和肯·考德伊拉在研究報(bào)告指出：高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過(guò)人類社會(huì)能源總需求的100多倍。美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心（NCEP）1979年至2006年的數(shù)據(jù)資料表明：在500米至15000米的高度范圍，風(fēng)的流向穩(wěn)定，且高度越高、風(fēng)的強(qiáng)度越大，穩(wěn)定性就會(huì)越好;當(dāng)靠近地面時(shí)，受地形等影響，風(fēng)具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，強(qiáng)度也顯著下降。

而美國(guó)國(guó)家環(huán)保中心和美國(guó)能源局的氣候數(shù)據(jù)則顯示，高空風(fēng)能最好的地點(diǎn)是美國(guó)東海岸和亞洲東海岸。這其中，就包括中國(guó)。

相關(guān)資料顯示，中國(guó)絕大部分地區(qū)5000米以上高空中的有效風(fēng)能密度在每平方米1000瓦以上。由于高空風(fēng)的穩(wěn)定性，高空風(fēng)能發(fā)電技術(shù)的另一大優(yōu)勢(shì)就是電場(chǎng)可以建在主干電網(wǎng)附近或大城市周邊，而不像傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)、傳統(tǒng)風(fēng)電場(chǎng)多位于遠(yuǎn)離發(fā)達(dá)城市和主干電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)或海邊。

2009年，北京市上空百米高度的平均風(fēng)速是每秒4.1米，能量密度是每平方米78瓦;700米高度的風(fēng)速是每秒7.3米，能量密度每平方米430瓦;而在萬(wàn)米高度，風(fēng)速達(dá)到每秒34.5米，能量密度則上升到每平方米16275瓦。青島市條件更好：100米高度風(fēng)速每秒5.5米，能量密度每平方米194瓦;700米高度風(fēng)速每秒7.5米，能量密度每平方米470瓦;萬(wàn)米風(fēng)速每秒40.8米，能量密度高達(dá)每平方米22584瓦。

據(jù)國(guó)網(wǎng)能源研究院副總經(jīng)濟(jì)師白建華介紹，眼下正致力于高空風(fēng)能發(fā)電的歐美知名公司主要有WindLift、Altaeros energies、Makani Power等，幾家公司分別發(fā)展自身的高空發(fā)電系統(tǒng)，目前研制出商用樣機(jī)，最早于今年內(nèi)能夠商用化。

此外，中國(guó)廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司創(chuàng)造性地發(fā)明了天風(fēng)技術(shù)方案，采用傘梯組合型高空風(fēng)電機(jī)組解決了高空風(fēng)能采集穩(wěn)定性的問(wèn)題，成為商業(yè)化的優(yōu)勢(shì)方案，世界上首臺(tái)實(shí)用性大功率高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)落戶安徽蕪湖。
 

兩大頑疾仍待解

白建華指出，風(fēng)電在技術(shù)層面上有諸多解決方案，一是在“風(fēng)箏”機(jī)翼上安裝類似螺旋槳的渦輪機(jī)葉片，空氣帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能，然后通過(guò)導(dǎo)電繩索將電能傳送到地面，這種技術(shù)如今被昵稱作“飛翔的發(fā)電機(jī)”;另一種方案是，通過(guò)空中的風(fēng)箏施加給控制繩索的力，帶動(dòng)地面設(shè)備發(fā)電。目前的主流高空風(fēng)能發(fā)電模式是高空風(fēng)箏型發(fā)電。不過(guò)無(wú)論是哪種解決方式，都是一種傘梯的組合形式。

傘梯組合高空風(fēng)能發(fā)電的空中系統(tǒng)運(yùn)行高度是300至10000米，與目前風(fēng)力發(fā)電相比具有諸多優(yōu)勢(shì)。傘梯組合高空風(fēng)能發(fā)電無(wú)噪音，無(wú)廢氣污染，不受地理位置的限制，是環(huán)境友好型的產(chǎn)品技術(shù)。高空風(fēng)及高空風(fēng)能相較于低空風(fēng)和低空風(fēng)能的優(yōu)勢(shì)是：風(fēng)速大、平均能量密度高、地域分布廣、穩(wěn)定性高、常年不斷。

但白建華認(rèn)為，哪怕克服了技術(shù)路徑和商業(yè)應(yīng)用難題，高空發(fā)電仍有諸多難題待解，其中核心在于兩個(gè)方面。首先，其運(yùn)行范圍內(nèi)需要禁飛，而我國(guó)高空風(fēng)能豐富地區(qū)為經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的東部地區(qū)航線密集，而該區(qū)域卻是高空風(fēng)能的優(yōu)勢(shì)區(qū)域，高空風(fēng)能發(fā)電需要得到軍方的批準(zhǔn)。目前我國(guó)空域緊張，高空風(fēng)能發(fā)電能否大規(guī)模應(yīng)用，需要等待空域改革的進(jìn)一步進(jìn)行，放開(kāi)空域用于民用。

其次，就是風(fēng)電上網(wǎng)問(wèn)題，即使在技術(shù)和商業(yè)上均已實(shí)現(xiàn)突破的情況下，風(fēng)電上網(wǎng)仍然困難重重。白建華強(qiáng)調(diào)，在近年快速發(fā)展之下，我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)規(guī)模在2012年底超過(guò)美國(guó)成為世界第一。但風(fēng)電發(fā)展過(guò)程中，因電網(wǎng)建設(shè)工期不匹配而導(dǎo)致的棄風(fēng)消納問(wèn)題也逐步凸顯，并同樣可能成為高空風(fēng)電的掣肘。數(shù)據(jù)顯示，今年上半年棄風(fēng)限電主要集中在蒙西（33億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率20%）、甘肅（31億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率31%）、新疆（29.7億千瓦時(shí)、棄風(fēng)率28.82%）。

未來(lái)國(guó)家節(jié)能減排的方向或會(huì)是高空風(fēng)電領(lǐng)域最大的利好。長(zhǎng)江證券研究報(bào)告認(rèn)為，高空風(fēng)能發(fā)電對(duì)節(jié)能減排作用顯著。根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)估算，每輸出1度風(fēng)電，可以節(jié)約0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)，并以中路股份參股的天風(fēng)技術(shù)建設(shè)的100兆瓦高空風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)項(xiàng)目（年發(fā)電量約5.6億千瓦時(shí)）為例，可估算出僅此項(xiàng)目，正常投產(chǎn)后每年可為社會(huì)節(jié)約原煤逾30萬(wàn)噸，減少污染物排放逾70萬(wàn)噸。

白建華表示，可以預(yù)見(jiàn)風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)化道路仍然崎嶇，但是技術(shù)的實(shí)現(xiàn)并非遙不可及。更重要的是其商業(yè)模式存在一定吸引力。他預(yù)計(jì)，如果政策環(huán)境到位，技術(shù)層面完全能達(dá)到商業(yè)化“甜蜜點(diǎn)”，只要產(chǎn)業(yè)配套成熟，未來(lái)發(fā)展仍值得期待。

高空風(fēng)電發(fā)展需“天時(shí)、地利、人和”

“高空風(fēng)電”其實(shí)并不像其字面意思那樣觸不可及甚至虛無(wú)縹緲?，F(xiàn)代科技發(fā)展已無(wú)數(shù)次證明，新技術(shù)從概念推進(jìn)到實(shí)體產(chǎn)品所需要的時(shí)間越來(lái)越短。對(duì)于能源消費(fèi)大國(guó)之一的中國(guó)，高空風(fēng)電的落地正在加速推進(jìn)中。當(dāng)然，這需要同時(shí)具備“天時(shí)、地利、人和”。

在這其中，最不費(fèi)力的也許就是“地利”。據(jù)美國(guó)權(quán)威氣候監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，高空風(fēng)能最佳地點(diǎn)就包括中國(guó)所在的亞洲東海岸。數(shù)據(jù)顯示，最先進(jìn)的地面風(fēng)力發(fā)電站的風(fēng)力密度低于每平方米1千瓦。中國(guó)陸地上空萬(wàn)米高空處大部分地區(qū)的風(fēng)力密度均值逾每平方米5千瓦;其中，江浙魯?shù)貐^(qū)上空的高空急流附近的風(fēng)力密度甚至達(dá)到每平方米30千瓦，為世界之最。中國(guó)的高空風(fēng)能條件尤其好，風(fēng)力強(qiáng)且分布廣，大部分地區(qū)都具有發(fā)展高空風(fēng)電、特別是“風(fēng)箏型”發(fā)電的氣候條件。

在此背景下，中國(guó)的廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司躋身全球高空風(fēng)電主要“玩家”行列絲毫不令人意外。

不過(guò)，當(dāng)前開(kāi)展研發(fā)工作的“天時(shí)”似乎并不有利。國(guó)際油價(jià)在過(guò)去一年里呈現(xiàn)出“斷崖式”下跌走勢(shì)并持續(xù)低位徘徊;更重要的是，這種趨勢(shì)可能長(zhǎng)期存在。業(yè)界普遍認(rèn)定低油價(jià)現(xiàn)狀短期內(nèi)將難有改觀。

傳統(tǒng)能源價(jià)格重挫，對(duì)于新能源形式的研發(fā)，從來(lái)都不是好消息。對(duì)于中國(guó)來(lái)說(shuō)，一方面，國(guó)內(nèi)能源資源仍以煤炭為主，石油對(duì)外依存度持續(xù)上升，讓國(guó)內(nèi)高空風(fēng)電研發(fā)成本壓力高企、意愿逐漸淡漠;另一方面，此前中國(guó)企業(yè)與全球同行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手“你追我趕”的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)也可能松動(dòng)。

盡管如此，建設(shè)“美麗中國(guó)”的趨勢(shì)，也在為高空發(fā)電可能的落地做“人和”上的準(zhǔn)備。同時(shí)，中國(guó)在高空發(fā)電研發(fā)技術(shù)起點(diǎn)和人才儲(chǔ)備方面，并不遜于任何歐美國(guó)家。

目前，除去需要謹(jǐn)慎決策的空域改革之外，顯著存在的棄風(fēng)問(wèn)題，就是高空發(fā)電落地中國(guó)最主要的負(fù)面因素之一。棄風(fēng)，最直接的原因就是消納并網(wǎng)未獲有效解決;好消息則是，分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域已為新能源發(fā)電并網(wǎng)做出了有益的嘗試。而即將到來(lái)的“十三五”周期，則是高空發(fā)電在中國(guó)發(fā)展不可錯(cuò)過(guò)的機(jī)遇期。

雖說(shuō)是“謀事在人，成事在天”。但只有“謀事”在先，“成事”才有基礎(chǔ)和可能性。這個(gè)道理，同樣適用于期待高空發(fā)電落地的中國(guó)。

各路資本紛紛進(jìn)軍高空風(fēng)電領(lǐng)域

在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，高空風(fēng)電仍然是嗷嗷待哺的嬰兒。在資本領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外各路資本早就對(duì)高空風(fēng)電項(xiàng)目虎視眈眈，這也從很大的程度上促進(jìn)了高空風(fēng)電發(fā)電行業(yè)發(fā)展。從這些企業(yè)的技術(shù)軌跡上也可以一窺高空風(fēng)電產(chǎn)業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。目前致力于高空風(fēng)能發(fā)電的歐美知名公司主要有WindLift、Makani Power、Altaeros energies等幾家，各家的方案也不盡相同。

谷歌入股Makani Power

2006年Makani Power獲得了谷歌1500萬(wàn)美元的種子資金、美國(guó)高級(jí)研究計(jì)劃局300萬(wàn)美元的撥款以及其他私人投資，2008年谷歌公司投資又增加到2000萬(wàn)美元。2013年5月，Makani Power被谷歌公司收購(gòu)，并入Google X部門。

Makani Power已制造出大型碳復(fù)合材料“風(fēng)箏”，每個(gè)“風(fēng)箏”配備4臺(tái)帶螺旋槳發(fā)電機(jī)。在起飛前，這些發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)，作為風(fēng)箏上天的動(dòng)力。風(fēng)箏起飛后就能在風(fēng)中飛行，飛行所產(chǎn)生提升力很快就能使風(fēng)箏在不需要其他助力下前行。一旦靠風(fēng)帶來(lái)的推力能和螺旋槳產(chǎn)生拉力平衡，此時(shí)，發(fā)電機(jī)將開(kāi)始產(chǎn)生電力。風(fēng)箏的飛行電腦將引導(dǎo)風(fēng)箏被繩索牽引沿著弧線飛行，不斷圍繞地面基站轉(zhuǎn)圈。

不過(guò)，上述產(chǎn)品的成本顯然還有進(jìn)一步壓縮空間。根據(jù)Makani Power自身針對(duì)特大功率風(fēng)箏渦輪發(fā)電機(jī)的研發(fā)，其利用翼狀“風(fēng)箏”收集高海拔風(fēng)能的試驗(yàn)，已實(shí)現(xiàn)的發(fā)電成本是使用風(fēng)力渦輪發(fā)電的50%。

KiteGen高空風(fēng)箏發(fā)電MARS系統(tǒng)

為克服傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電受場(chǎng)地和風(fēng)向風(fēng)速因素影響較大等諸多缺點(diǎn)，意大利KiteGen科技公司將目光投向高空風(fēng)能，并開(kāi)發(fā)出全新的MARS（Magenn AirRotor System）系統(tǒng)。

MARS系統(tǒng)主要由高空的拖曳風(fēng)箏和地面的發(fā)電設(shè)備兩部分組成。拖曳風(fēng)箏和地面的風(fēng)力渦輪機(jī)相連，并通過(guò)安裝在發(fā)電設(shè)備上的航空感應(yīng)器來(lái)控制風(fēng)箏旋轉(zhuǎn)的方向和路徑，以最大限度帶動(dòng)風(fēng)力渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)并發(fā)電。

與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電相比，MARS系統(tǒng)擁有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：能從高空獲得穩(wěn)定風(fēng)能。“風(fēng)箏”飛行高度越高，所獲平均風(fēng)速就越大，發(fā)電效率也就越高，而傳統(tǒng)風(fēng)力渦輪機(jī)最高平均高度只有100米左右。

MARS系統(tǒng)不僅發(fā)電效率高，占用的空間和面積也非常小。一般來(lái)講，一個(gè)發(fā)電能力為1000兆瓦的傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電廠所用面積約在250到300平方公里之間，而使用MARS系統(tǒng)的發(fā)電廠只需5到6平方公里就可達(dá)到同等發(fā)電能力。此外，MARS系統(tǒng)每千瓦小時(shí)的發(fā)電成本約為0.02美元到0.05美元，而石化能源每千瓦小時(shí)發(fā)電成本在0.05美元到0.09美元，傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電廠成本則為0.15美元。

對(duì)于還處于測(cè)試階段的MARS系統(tǒng)，上述優(yōu)勢(shì)也許預(yù)示著廣闊的前景。

Windlift仍需研發(fā)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)

Windlift由Robert Creighton于2006年在美國(guó)威斯康辛州建立。美國(guó)國(guó)防部在2009年9月授予Windlift開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的合同。該產(chǎn)品是一個(gè)具有12Kw功率的移動(dòng)可再生能源系統(tǒng)。

Windlift目前的系統(tǒng)使用了一個(gè)90厘米直徑的滾筒和一個(gè)60千瓦發(fā)電機(jī)連接，這個(gè)發(fā)電機(jī)最初用于混合動(dòng)力汽車。風(fēng)箏通過(guò)拉動(dòng)繩索轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能存儲(chǔ)到鉛酸電池，然后通過(guò)控制線使風(fēng)箏釋放拉力。這個(gè)過(guò)程還會(huì)反過(guò)來(lái)通過(guò)電力帶動(dòng)電機(jī)，反轉(zhuǎn)滾筒并再次拉緊風(fēng)箏。

但需要指出的是，Windlift的上述成果仍為半自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)，需要一位操作員手動(dòng)操作控制桿來(lái)飛行機(jī)翼。該公司目前正在研發(fā)全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。

軟銀入股Altaeros Energies

Altaeros Energies公司的高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)被稱為“結(jié)合了飛艇與風(fēng)電渦輪機(jī)”（BAT）。該系統(tǒng)由四個(gè)部分組成：第一部分為殼，殼由工業(yè)紡織物構(gòu)成，里面充滿惰性氣體氦氣。殼的作用是用來(lái)帶渦輪機(jī)飛上天并讓渦輪機(jī)在高空保持穩(wěn)定;第二部分為渦輪機(jī)，渦輪機(jī)為傳統(tǒng)的輕量型的三葉風(fēng)能渦輪機(jī)，渦輪機(jī)被垂直固定在殼內(nèi);第三部分為纜繩，纜繩本身具有高強(qiáng)度、比重極輕的特性，纜繩與地面工作站相連，用來(lái)固定住渦輪，同時(shí)纜繩也被用于把電力傳送到地面工作站;第四部分為地面工作站，它是移動(dòng)的，包含自動(dòng)控制系統(tǒng)和電源調(diào)節(jié)設(shè)備。

BAT工作過(guò)程為，充滿氦氣的殼帶著渦輪機(jī)飛上天，到風(fēng)能能量密度足夠的高空后固定住，渦輪機(jī)開(kāi)始利用風(fēng)能發(fā)電，通過(guò)纜繩把電力傳回地面工作站。

2014年12月4日，軟銀宣布將投資700萬(wàn)美元，支持Altaeros Energies發(fā)展高空風(fēng)力發(fā)電。
 

中路股份入股廣東高空風(fēng)能

繼以3000萬(wàn)元增資入股廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司后，中路股份去年12月發(fā)布公告稱，擬以人民幣4049.15萬(wàn)元受讓公司實(shí)際控制人陳榮持有的廣東高空風(fēng)能50.005%股權(quán)。同時(shí)，擬對(duì)高空風(fēng)能增資人民幣3000萬(wàn)元，本次交易完成后，公司將持有高空風(fēng)能58.041%的股權(quán)。通過(guò)這兩次資本運(yùn)作，中路股份也成為A股市場(chǎng)高空風(fēng)電的唯一標(biāo)的。

廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司由留美博士張建軍于2009年回國(guó)在廣州建立，是目前國(guó)內(nèi)唯一從事300米-10000米高空風(fēng)能發(fā)電技術(shù)研發(fā)、發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和高空風(fēng)能發(fā)電站建造等業(yè)務(wù)的企業(yè)。以張建軍為首的高空風(fēng)能技術(shù)團(tuán)隊(duì)成員，專業(yè)技術(shù)涵蓋了流體物理、精密機(jī)械制造、機(jī)電控制、無(wú)線電通信、智能傳感、聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、軟件工程及自動(dòng)控制等。

高空風(fēng)能公司采取天風(fēng)技術(shù)方案，由空中系統(tǒng)和地面系統(tǒng)組成。空中系統(tǒng)由一個(gè)或數(shù)個(gè)做功傘、若干平衡傘組成;地面系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)（滾筒和反向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)）和萬(wàn)向滑輪組成;傘之間、做功傘與卷?yè)P(yáng)機(jī)之間是通過(guò)輕質(zhì)高強(qiáng)度纜繩連接。

天風(fēng)技術(shù)傘梯組合型高空風(fēng)電機(jī)組解決了高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)不穩(wěn)定的問(wèn)題。這也是國(guó)外Makani公司與Windlift公司產(chǎn)品尚未完全解決的問(wèn)題。

天風(fēng)技術(shù)中，升力平衡系統(tǒng)與做功系統(tǒng)是分別控制的。平衡系統(tǒng)在風(fēng)的作用下產(chǎn)生升力，維持整個(gè)系統(tǒng)在空中的平衡，本身不參與做功，這種平衡系統(tǒng)是一種穩(wěn)定系統(tǒng)。做功系統(tǒng)在風(fēng)的作用下運(yùn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，拉動(dòng)地面的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。

由于做功系統(tǒng)和平衡系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，在風(fēng)的隨機(jī)擾動(dòng)下，平衡系統(tǒng)可以自我調(diào)節(jié)而不影響做功。做功過(guò)程中對(duì)系統(tǒng)的擾動(dòng)也不會(huì)直接傳遞到平衡系統(tǒng)，平衡系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中都處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而保證了做功的穩(wěn)定進(jìn)行。

長(zhǎng)江證券研究報(bào)告指出，用天風(fēng)技術(shù)建設(shè)的高空風(fēng)電場(chǎng)項(xiàng)目，可以獲得穩(wěn)定性高的風(fēng)電輸出，一改目前常規(guī)風(fēng)電穩(wěn)定性低的“垃圾電”現(xiàn)象。采用天風(fēng)技術(shù)建設(shè)的高空風(fēng)電場(chǎng)，無(wú)需建造塔筒及葉片，由于風(fēng)電系統(tǒng)采用模塊組合結(jié)構(gòu)而容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模效應(yīng)，項(xiàng)目建設(shè)造價(jià)可低于常規(guī)風(fēng)電場(chǎng)。采用模塊組合結(jié)構(gòu)，高空風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)電功率可達(dá)1000兆瓦，實(shí)現(xiàn)的發(fā)電成本低于每千瓦時(shí)0.30元。