凯发K8旗舰厅手机APP下载高空风能|jiqingwuyue|发电

　　电力ღ✿ღ。凯发k8国际官网登录ღ✿ღ，凯发k8娱乐官网app下载ღ✿ღ，凯发k8国际app下载ღ✿ღ！目前国内外的风能利用以低空风能发电为主ღ✿ღ，但是低空风力发电受到很多因素的制约ღ✿ღ，如低空风速小ღ✿ღ，目前主流塔架在120m的高度ღ✿ღ，而且风能不稳定ღ✿ღ，受环境影响大等不利因素ღ✿ღ；而且低空发电技术本身也存在一定的技术局限ღ✿ღ，如占地面积大ღ✿ღ，存在噪声污染ღ✿ღ，安装和维修困难等ღ✿ღ。正是由于这些制约因素ღ✿ღ，因此很多国家开始关注研究中高空风力发电技术ღ✿ღ。

　　我国高空的划分有很多种ღ✿ღ，一般是0-3000米为低空ღ✿ღ，3000米-6000米为中高空ღ✿ღ，6000米以上是高空ღ✿ღ。

　　高空风的特点是风速大ღ✿ღ，随着与地面距离的増加和地面摩擦的减少ღ✿ღ，风速将逐渐加大ღ✿ღ。而风能与风速的立方成正比ღ✿ღ，即使高空中空气密度有所降低ღ✿ღ，但其蕴含的能量仍比地面大许多倍ღ✿ღ。即使在风能资源丰富的风力发电站区域ღ✿ღ，地面风力也远小于高空凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ，地面附近的风力密度低于每平方米1千瓦ღ✿ღ。而在高空区域凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ，风力密度则可以达到每平方米10千瓦以上ღ✿ღ。

　　美国环境和气候科学家克里斯蒂安·阿切尔和肯·考德伊拉在研究报告指出ღ✿ღ：高空中蕴藏的风能超过人类社会能源总需求的100多倍ღ✿ღ。

　　另一个特点是高空风常年不息而且风力稳定ღ✿ღ。美国国家环境预报中心（NCEP）1979年至2006年的数据资料表明ღ✿ღ：在500米至15000米的高度范围ღ✿ღ，风的流向稳定ღ✿ღ，且高度越高ღ✿ღ、风的强度越大ღ✿ღ，稳定性就会越好ღ✿ღ；当靠近地面时ღ✿ღ，受地形等影响ღ✿ღ，风具有很强的随机性ღ✿ღ，强度也显著下降ღ✿ღ。在高空ღ✿ღ，理论发电时间可以超过95%ღ✿ღ，年发电时间可高达6500h以上ღ✿ღ。因此ღ✿ღ，采集高空风能发电可以获得高稳定性ღ✿ღ、低发电成本的风电ღ✿ღ，这是高空风电的显著特点之一ღ✿ღ，也是高空风电相比常规风电的最显著优势之一ღ✿ღ。

　　更为重要的是ღ✿ღ，理想的高空风力资源位于人口稠密地区凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ。美国国家环保中心和美国能源局的气候数据显示ღ✿ღ，高空风能最好的地点是美国东海岸和亚洲东海岸ღ✿ღ。这其中就包括我国沿海地区jiqingwuyueღ✿ღ。（图1）

　　因此ღ✿ღ，高空风能发电场可以建在主干电网附近或大城市周边ღ✿ღ，而不像传统太阳能发电场ღ✿ღ、传统风电场多位于远离发达城市和主干电网的偏远地区或海边ღ✿ღ。

　　中国的高空风能条件非常好ღ✿ღ，风力强且分布广ღ✿ღ，大部分地区都具有发展高空风电ღ✿ღ、特别是“风筝型”发电的气候条件ღ✿ღ。

　　数据显示ღ✿ღ，最先进的地面风力发电站的风力密度低于每平方米1千瓦ღ✿ღ。中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值逾每平方米5千瓦ღ✿ღ；其中ღ✿ღ，江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至达到30kW/m2,为世界之最ღ✿ღ。

　　由于我国特殊的地理环境ღ✿ღ，当高度超过500米后ღ✿ღ，风能密集地区便逐渐向东南沿海移动ღ✿ღ，在3000米到10000米范围内ღ✿ღ，高空风能资源最密集的区域正好集中在华东ღ✿ღ、华中ღ✿ღ、华南等经济最发达地区ღ✿ღ。（图2ღ✿ღ、图3）

　　我国的传统风能资源主要分布在内蒙ღ✿ღ、吉林ღ✿ღ、新疆和东南沿海较为狭窄的部分地区ღ✿ღ。这些地区与经济中心距离较远ღ✿ღ，造成了发电区域与负荷区域地理位置不匹配的问题jiqingwuyueღ✿ღ。而高空风能资源最密集的区域正好集中在华东ღ✿ღ、华中ღ✿ღ、华南等经济最发达地区,如果可以大规模收集利用ღ✿ღ，则无需耗费巨资建设长距离ღ✿ღ、大容量的输电通道ღ✿ღ，可以实现就地消纳ღ✿ღ。

　　2010年第二届国际高空风能会议在美国斯坦福大学举行ღ✿ღ，会议达成一个共识ღ✿ღ：高空风能应用最合适于中国和印度这两个国家发展（从对能源尤其是对新能源的需求ღ✿ღ，以及该国的地理环境ღ✿ღ、地表风及高空风资源分布等多方面来考察）ღ✿ღ。

　　第一种是利用氦气球等升力作用ღ✿ღ，将发电机升到半空中ღ✿ღ，在高空中利用风能转化为机械能ღ✿ღ，机械能转化为电能ღ✿ღ，之后通过电缆传到地面电网ღ✿ღ。如加拿大的MagennPower（图4）凯发K8旗舰厅手机APP下载凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ，美国的SkyWindPowerღ✿ღ、Altaeros Energies(图5)ღ✿ღ、MakaniPower（googleX实验室收购）(图6)ღ✿ღ。

　　美国MakaniPower旋翼风筝发电机的工作原理是无人驾驶的旋翼风筝升入空中ღ✿ღ，并与地面基地相连ღ✿ღ，当旋翼风筝升入高空时ღ✿ღ，旋翼机便充当发电机作用ღ✿ღ。当风速下降时ღ✿ღ，风筝便回到悬停模式ღ✿ღ，然后返回到地面基地ღ✿ღ。

　　此种发电方式可以不投入电网运行ღ✿ღ，适用于一些偏僻的乡村ღ✿ღ，特别是电网难以覆盖的地区ღ✿ღ，其发电费用较低ღ✿ღ；缺点是发电机本身自重限制ღ✿ღ，发电容量有限ღ✿ღ，其安全性也有待验证ღ✿ღ。

　　第二种是将发电机组固定在地面jiqingwuyueღ✿ღ，通过巨型“风筝”在空中利用风能拉动地面发电机组ღ✿ღ，从而将风能转化为机械能ღ✿ღ，带动地面的发电机转化为电能ღ✿ღ，以解决电缆和发电机的自重问题ღ✿ღ。（图7）

　　如中国广东高空风能技术有限公司的伞梯组合高空风能发电技术（图8）ღ✿ღ、意大利的KiteGen（图9ღ✿ღ、图10）ღ✿ღ。和第一种相比ღ✿ღ，安全性好ღ✿ღ，发电量大ღ✿ღ。

　　广东高空风能系统是通过降落伞的上下循环往复运动实现发电ღ✿ღ。当伞张开的时候ღ✿ღ，在风的作用下往上升jiqingwuyueღ✿ღ，升上去的时候做功ღ✿ღ，到了一定高度的时候jiqingwuyueღ✿ღ，伞就会收掉ღ✿ღ。整个过程由伞上的控制器决定ღ✿ღ。比如设定3000米ღ✿ღ，到3000米的时候就收掉ღ✿ღ，下滑到300米的时候伞就打开ღ✿ღ，上升过程中就会发电ღ✿ღ。

　　意大利的KiteGen风筝发电机有两种ღ✿ღ，一种是通过风筝的控制ღ✿ღ，在上升阶段通过绳索拖动发电机发电ღ✿ღ，到达一定高度后控制风筝姿态ღ✿ღ，收回风筝ღ✿ღ，然后再上升ღ✿ღ。另一种是类似于旋转木马ღ✿ღ，通过对风筝的控制ღ✿ღ，达到一圈风筝拖动转盘从而带动发电机发电ღ✿ღ。

　　一般认为ღ✿ღ，同传统风电相比ღ✿ღ，高空风电投资成本约为常规风电的1/3到1/2ღ✿ღ，而占地面积仅为1/30且无噪音ღ✿ღ，对环境影响较小ღ✿ღ。

　　飞行器的控制ღ✿ღ，轻质ღ✿ღ、高强ღ✿ღ、耐用的缰绳的设计制造ღ✿ღ，风雨雷暴等极端天气下设备的安全和运行的稳定jiqingwuyueღ✿ღ，缰绳输电的损耗ღ✿ღ，高空低温环境下设备的运行能力ღ✿ღ、寿命ღ✿ღ、和飞行器（包括缰绳）的除冰能力等等ღ✿ღ，连入现行电网时对电网稳定性的影响等等ღ✿ღ。两台设备的最低间隔距离（以防缰绳缠绕打结）ღ✿ღ，即ღ✿ღ：想要放飞得越高ღ✿ღ，缰绳越长ღ✿ღ，需要的设备间隔距离越远ღ✿ღ，因而建造起来的占地面积则需要更大ღ✿ღ。

　　其运行范围内需要禁飞ღ✿ღ，而我国高空风能丰富的东部地区航线密集ღ✿ღ，高空风能发电需要得到军方的批准ღ✿ღ。

　　全球气候变化对高空风能储量的影响尚未明确ღ✿ღ。各国政府是否有意愿对商用或民用的发电机构开放使用500m以上的空域仍然存疑ღ✿ღ。

　　建造成本ღ✿ღ，相对困难的维修和维护带来的成本ღ✿ღ，相对传统清洁能源是否有价格优势ღ✿ღ。在没有大型投资和政府支持的条件下ღ✿ღ，高空风力发电进行商业化或者进行大型建设都有难度jiqingwuyueღ✿ღ。

　　利用气候模拟ღ✿ღ，研究人员还发现凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ，如果高空急流如果大规模作为可再生能源使用将会导致的气候变化——高空风机捕获了高空急流的所有能量ღ✿ღ，高ღ✿ღ、低纬度地区间的气压差将会消失ღ✿ღ，整个气候系统将会发生巨大变化ღ✿ღ，因此会带来大气环境中300太瓦能量的减少ღ✿ღ，这将带来灾难性后果ღ✿ღ。

　　根据德国马普生物地球化学研究所研究人员的一项最新研究ღ✿ღ，高空急流蕴涵的风能资源只有7.5太瓦能量ღ✿ღ。这个数值只有早先估计的1/200凯发K8旗舰厅手机APP下载ღ✿ღ，不足人类基本能源需求的一半ღ✿ღ。

　　早在20世纪70年代爆发能源危机时ღ✿ღ，各类高空风电的设计就不断涌现ღ✿ღ。美国能源部曾开展过一个高空风电项目ღ✿ღ，但是到了80年代ღ✿ღ，由于能源部官员将经费挪为他用ღ✿ღ，导致项目终止ღ✿ღ。不过ღ✿ღ，发达国家对高空风电的研究并未停止ღ✿ღ。

　　经粗略统计ღ✿ღ，目前全球已经有50多家高空风能发电公司ღ✿ღ，这50多家公司投入巨资研发高空风电ღ✿ღ，技术路线年数据）

　　其中技术较为领先的包括google实验室及其收购的MakaniPowerღ✿ღ，意大利KiteGenღ✿ღ，美国Altaerosღ✿ღ、中国的广东高空风能技术有限公司等ღ✿ღ。

　　目前的适用领域是偏远的ღ✿ღ，小型的ღ✿ღ，分散的ღ✿ღ，对可靠性要求不高的用电市场ღ✿ღ。目前的发展程度尚不适用大规模的对稳定性和可靠性要求较高的用电市场ღ✿ღ。

　　我国在此领域虽起步较晚但也取得了较大进展ღ✿ღ，成立于2009年的广东高空风能技术有限公司ღ✿ღ，是我国第一家从事高空风电技术研发的公司ღ✿ღ。目前ღ✿ღ，广东高空风能技术有限公司发明了“天风”技术方案ღ✿ღ，采用伞梯组合型高空风电机组解决了高空风能采集稳定性问题ღ✿ღ，成为商业化的优势方案ღ✿ღ，且国内首个示范电站已在安徽芜湖落户ღ✿ღ。

　　绩溪高空风能发电项目是国内首个高空风电规模化商业化建设项目ღ✿ღ，项目于2017年8月获安徽发改委批复ღ✿ღ，采用其控股公司广东高空风能技术有限公司研发的5兆瓦高空风能发电机组ღ✿ღ，建设非常规新能源(高空风能)发电企业ღ✿ღ，总建设规模100兆瓦ღ✿ღ，原计划于2019年11月底完成主体建筑工程的施工ღ✿ღ，2020年3月底项目竣工ღ✿ღ，2020年上半年结束调试并网发电ღ✿ღ。

　　然而ღ✿ღ，2月17日ღ✿ღ，中路股份对外披露绩溪高空风能发电项目资金缺口较大 ღ✿ღ，工程进度并未如期进展ღ✿ღ，预计无法如期完成ღ✿ღ。

　　[7]杨燕,亢碧成.几种中高空风能发电技术可行性研究[J].电子世界,2018(18):107.