將發(fā)電裝置用類(lèi)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?？茖W(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(2197.34,9.130,0.42%)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(chēng),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(lèi)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(lèi)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(lèi)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。