中国首次实现“空中发电”,发电量远超地面发电!会撞上飞机吗?

2025年05月14日22:32:09 科学 1701

2025年1月7日,江西共青城,15米宽、30米长的白色浮空器稳稳升空,停在空中1000米处,现场风声正劲,电表飞转。中国首个高空风能发电试验正式发电成功。

这一幕之前没人见过。风能发电装置不落地、不建塔、不上山,飘在天上靠绳子拉着就能转电机,刷新了两个世界纪录:发电功率和悬停高度。

有人担心,飘那么高,会不会跟飞机撞上?现场的数据说明一切:1000米高度在民航航线以下六千米外,系统配有自动控飞、避让、限高机制。

科技转弯的路口,总有人犹豫。可风吹得够猛,风电站都能飞起来。

升空1000米,电站飘起来了!

2025年1月7日上午11时,江西共青城市鄱阳湖模型试验研究基地,S1000型涵道式浮空风力发电系统正式升空试飞。系统由北京临一云川能源技术有限公司牵头,清华大学和中国科学院空天信息研究院参与研制。

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当天风速稳定,气象条件适宜。浮空器长30米,直径15米,使用氦气作为升力源,在系留状态下爬升至1000米高空,刷新全球高空风能装置飞行高度纪录。

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浮空器携带涵道风扇系统,由圆形气囊结构包裹风扇叶轮,风速推动扇叶旋转,旋转机械能传回地面发电系统。整个系统无需传统风塔、叶片、机舱,仅靠缆绳、绞车和气囊支撑运行。

当天试飞持续近3小时,期间系统连续发电,输出功率超过100千瓦,刷新同类系统功率纪录。发电全程由地面遥控系统监控,飞行姿态稳定,无明显摆动或偏航。

从设计原理看,这类浮空风电系统属于“伞梯式陆基高空风力发电系统”。气囊为伞组提供浮力,做功伞捕风,缆绳收放带动地面卷扬机转动,进而驱动齿轮、发电机组运转。

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该系统的关键指标明确列出:最高工作高度3000米、年发电时间可达6570小时,容量系数75%以上,显著高于传统陆地风电不足30%的水平。

技术路线上,系统属于“地面发电式”,所有电力都在地面生成,避免了空中发电设备负重难题。整个过程不依赖大面积土地,也无需复杂地基建设,占地面积仅为传统风电的1/30

这项试验是中国首次工程化应用高空风能发电技术。项目单位表示,该系统后续将在多地开展实地运行测试,探索边疆电力孤岛、救灾应急、油气田等场景应用。

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地面风车看天吃饭,空中风筝自己找风。能源找到了新高度,下一步是更稳、更广、更远。

飞机撞不上,风电飞得稳

2025年试飞现场,S1000系统升空高度定为1000米。这个高度听着高,其实离飞机航线差了好几千米。

据《天气网》2022年发布的航空知识资料,民航客机飞行高度层普遍设定在7000—12000米之间。波音737、空客A320等主力机型常用巡航高度为9000米以上。而飞行高度低于3000米的区域,主要由小型直升机、轻型无人机等使用,且飞行密度极低。

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S1000系统本质属于“系留飞行器”。它不主动飞行,只在气流牵引下产生稳定飘浮,通过缆绳固定在地面,不具备高机动性。飞行轨迹、升高速度、飞行角度均可由地面控制系统动态设定,且始终处于监控状态。

控制系统采取双重措施保障安全:一方面通过地面雷达监测飞行环境,另一方面依靠内置传感器维持气囊姿态稳定。最大升高速度不超过每分钟20米,风力极端波动下可在5分钟内快速降落。

此外,项目方明确声明,空中发电装置禁设于航线、军用空域、机场进出方向、民用航线重叠区。所有试飞需提前申报空域、设立地面警示线与临时隔离区。

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2025年1月的试验地——江西共青城鄱阳湖模型试验研究基地,远离常规民航航线,是专设的飞行安全控制试验区。飞行期间,周边空域由民航、公安、应急联合管控。

从民航安全标准看,中国空域管理采用三层分控体系:民航总局、军方空管、地方空管中心共同划定航线与高度层。浮空系统实施前必须经中国空管审批,通过专项试点批复。

飞得高不等于撞得上。飞控稳才能发得久。空中风电系统这一点,从设计到运行,全都考虑清楚。

天上的安全要靠规矩守,系统得飞得稳,才配飞得高。

天上的风,比地上的电便宜多了

空中风电值不值得搞,得先看风值不值钱。

根据《科技日报》2024年2月报道,高空风能资源在中国表现出“超高密度、超高稳定”的特性。6000米高空风密度超过地表20倍,风向变异率不足5%,年平均可用时间超过6500小时。

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风能与风速的三次方成正比,风速每增加一倍,发电能力就提升八倍。高空中受地表摩擦力小,风速高、波动小,发电更稳定。

据中国能建安徽省电力设计院提供的数据,高空风能发电系统每年理论工作时间超6570小时,是传统陆风电平均2000小时的三倍以上。

发电成本也远低于陆上系统。传统风电机组需建设塔架、道路、基座、变电站,占地多、维护重。空中系统则占地仅为1/30,发电成本为地面风电的1/3。

设备轻、投资省、电价低,正是目前中国能源转型所需的“新解法”。未来空中风电适用场景包括:边疆无电区、突发灾情地区、岛屿供电、气象测绘、地质遥感。

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2024年安徽绩溪“空中发电”项目采用的伞梯组合式系统,由氦气球提供升力,做功伞捕风,驱动主缆牵引卷扬机,再带动发电机组。全系统独立运行,占地少、建设快、回收高。

中路股份公司表示,未来空中风电将探索与光伏、储能融合,形成多能源互补模式,建设更灵活的“移动式电站”。

风来了,有地方接;电起来,有路径输。空中风能发电这门事,中国不是摸索,是实打实飞上去了。

地上的风看天,天上的风靠技术。往上飞,才能破局。

参考资料:

风力发电技术原理及产业链介绍.新能网.2023-11-01.

风电项目全生命周期环境影响分析及对策建议.能源新媒.2023-08-15.

高空风能发电技术.抖音百科.

用高空的风“点亮”千家万户的灯.科技日报.2024-02-06.

“空中电站”首次在赣升空并顺利发电(图)——刷新两项行业世界纪录.江西日报.2025-01-10.

飞机飞行高度 飞机飞行高度一般多少千米.天气网.2022-05-19.

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