高空风电技术全球赛跑中国领先

发布时间：2015-05-29 来源：新浪专栏

本文摘要：过去两年时间，在美国、欧洲涌现了一批研发高空风电技术的公司，撇开成立时间较早的MakaniPower、KiteGen不谈，新近涌现的公司有三四十家之多，经粗略统计，高空风能发电公司全球已经有50家。

　　高空风电全球进入技术赛跑期

　　全球50多家公司投入巨资研发高空风电，技术路线不一，但总的来说高空风能技术分为两大类：

　　一类是利用氦气球等升力作用，将发电机升到半空中，在高空中利用丰富的风能转化为机械能，机械能转化为电能，之后通过电缆传到地面电网。

　　该类技术路线的缺陷主要是发电功率受限制，发电机功率增加，重量一般也会增加，升空难度加大；此外，由于系统整体较重，发电机组很难升到千米以上的高度，同时因为发电系统位于高空无法实现增压，大功率情况下势必使用大电流输电，所以必须使用直径较粗的导线。这无疑又加大了整个系统的重量，从而限制了该类技术路线的公司设备上升高度。气球类技术路径的风电设备升空高度多分布在300至500米的范围内。

　　这一技术路线的典型代表为Altaerosenergies的高空风电系统“空中浮动涡轮”(BAT)。发电机被装在一个巨大的充氦飞艇里，上升高度约为300米左右，BAT利用高空的高速风流，发电量比地面风力发电装置高一倍。

　　另一类技术路径是将发电机组固定在地面，通过巨型“风筝”在空中利用风能拉动地面发电机组，从而将风能转化为机械能，带动地面的发电机转化为电能。从而解决电缆和发电机的自重问题。

　　意大利KiteGen的MARS(MagennAirRotorSystem)系统是该类技术路线的典型代表。MARS系统主要由高空的拖曳风筝和地面的发电设备两部分组成。拖曳风筝和地面的风力涡轮机相连，并通过安装在发电设备上的航空感应器来控制风筝旋转的方向和路径，以最大限度带动地面涡轮机旋转并发电。

　　该类技术路线的最大难点在于控制发电系统的稳定性。出于空域利用效率的原因，KiteGen的高空单元往往采取做“∞”字形或圆周运动来收集风能。对于控制系统而言，要不间断改变风筝的运行轨迹，除了牵涉到空中坐标(X,Y,Z)，还要改变俯仰角、倾角等共5个坐标，加之控制缆绳受空中扰流和缆绳自身延展性的影响，地面输出动作传导到空中单元往往容易“失真”，使得空中单元姿态控制难度很大。

　　公司将大量的精力投入到软件控制方面，KiteGen公司曾经一度有200多人的软件团队。而KiteGen早期的发电实验，往往在空中运行几分钟之后就无法正常运转了。至今，KiteGen空中单元控制方面的问题也没有很好的解决。

　　高空风电中国制造

　　在高空风电这一前沿领域，一家中国公司跑在了所有企业前面。2009年，张建军、邹南之等人从美国回到中国，在广州成立了广东高空风能技术有限公司，是亚洲第一家从事高空风电技术研发的公司。虽然成立时间晚于MakaniPower、KiteGen等公司，但张建军他们走了一条不同的技术路线，成功实现弯道超车。目前，广东高空风能技术有限公司首个400MW高空风能项目进入筹备期，芜湖2.5兆瓦试验电站项目(400MW项目的前期试验机组)厂房建设、设备安装基本完成。

　　尽管欧美等发达国家有多家公司都在积极研发高空风电技术，其中不乏谷歌、NASA等实力金主供血，但作为商业化起跑线上的第一人，张建军十分自信。“我们不担心国外的竞争，因为我们有明显的技术优势。”

关键词：风电技术高空风电

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