全球最大5000平方米空中捕風傘啟運高空風能開發(fā)新突破

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2025-09-27 20:53:43 電力知識學堂

距地面500米至10000米的高空風能是一種尚未被人類開發(fā)利用的新能源。研究表明，高空中蘊藏的風能遠超人類社會總需能源的百倍以上。在風力發(fā)電站區(qū)域，地面風力密度低于每平方米1千瓦，而高空風力密度可達到每平方米5至10千瓦甚至更高。

在全球新能源競賽日益激烈的背景下，高空風能發(fā)電憑借其綠色化、低成本和穩(wěn)定性等優(yōu)勢，成為可再生能源領域的新寵。高空風能發(fā)電技術主要通過系留航空器裝置將高空風能轉換為電能，目前有三種主要技術路線：浮空式、系留風箏式和傘梯式。浮空式系統(tǒng)使用充氦浮空器將輕量化的發(fā)電機組升至高空，在高空直接利用風能發(fā)電并通過系留線纜傳輸至地面。

2025年9月19日至21日，清華大學電機系與臨一云川、中科院空天院聯(lián)合研制的世界首臺兆瓦級高空風力發(fā)電系統(tǒng)——S1500型浮空風力發(fā)電系統(tǒng)，在新疆成功完成了首次試飛。該系統(tǒng)是目前全球規(guī)模最大、發(fā)電功率最高的浮空式高空風力發(fā)電裝置，整體尺寸超過一個標準籃球場，主氣囊與環(huán)翼結構共同構成獨特的巨型涵道氣動外形，提升了飛行穩(wěn)定性和風能捕獲效率。

S1500系統(tǒng)搭載12套互聯(lián)的100千瓦風力發(fā)電機組，總設計額定功率超過1兆瓦，并通過高強度、輕量化的系留纜繩將電能安全傳輸至地面電網(wǎng)。S1500完全自主研制，可升空至1500米以上，年等效滿發(fā)小時數(shù)逾4000小時，是陸上風電的2到3倍。根據(jù)風力發(fā)電原理，風中的能量與風速的三次方成正比。在離地面1500米的高空，風速大約是陸地上的三倍，因此電力輸出可提高約27倍。

高空風力發(fā)電系統(tǒng)適用于應急救援、城市安保、通信保障、孤島用電、零碳園區(qū)用電等多種場景。從經(jīng)濟效益來看，高空風能發(fā)電具有顯著優(yōu)勢，常規(guī)風電年利用小時數(shù)約為3000小時，而高空風力發(fā)電可達6000小時，發(fā)電時間更長。此外，相比傳統(tǒng)陸上風機，它不需要建設大噸位塔筒，可節(jié)省材料40%，并具備快速“轉場”優(yōu)勢。然而，高空風能發(fā)電項目也面臨空域管制的限制。

(責任編輯：zx0001)

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