中國首次實現“空中發電”,發電量遠超地面發電!會撞上飛機嗎?

2025年05月14日22:32:09 科學 1701

2025年1月7日,江西共青城,15米寬、30米長的白色浮空器穩穩升空,停在空中1000米處,現場風聲正勁,電錶飛轉。中國首個高空風能發電試驗正式發電成功。

這一幕之前沒人見過。風能發電裝置不落地、不建塔、不上山,飄在天上靠繩子拉着就能轉電機,刷新了兩個世界紀錄:發電功率和懸停高度。

有人擔心,飄那麼高,會不會跟飛機撞上?現場的數據說明一切:1000米高度在民航航線以下六千米外,系統配有自動控飛、避讓、限高機制。

科技轉彎的路口,總有人猶豫。可風吹得夠猛,風電站都能飛起來。

升空1000米,電站飄起來了!

2025年1月7日上午11時,江西共青城市鄱陽湖模型試驗研究基地,S1000型涵道式浮空風力發電系統正式升空試飛。系統由北京臨一雲川能源技術有限公司牽頭,清華大學和中國科學院空天信息研究院參與研製。

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當天風速穩定,氣象條件適宜。浮空器長30米,直徑15米,使用氦氣作為升力源,在系留狀態下爬升至1000米高空,刷新全球高空風能裝置飛行高度紀錄。

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浮空器攜帶涵道風扇系統,由圓形氣囊結構包裹風扇葉輪,風速推動扇葉旋轉,旋轉機械能傳回地面發電系統。整個系統無需傳統風塔、葉片、機艙,僅靠纜繩、絞車和氣囊支撐運行。

當天試飛持續近3小時,期間系統連續發電,輸出功率超過100千瓦,刷新同類系統功率紀錄。發電全程由地面遙控系統監控,飛行姿態穩定,無明顯擺動或偏航。

從設計原理看,這類浮空風電系統屬於“傘梯式陸基高空風力發電系統”。氣囊為傘組提供浮力,做功傘捕風,纜繩收放帶動地面卷揚機轉動,進而驅動齒輪、發電機組運轉。

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該系統的關鍵指標明確列出:最高工作高度3000米、年發電時間可達6570小時,容量係數75%以上,顯著高於傳統陸地風電不足30%的水平。

技術路線上,系統屬於“地面發電式”,所有電力都在地面生成,避免了空中發電設備負重難題。整個過程不依賴大面積土地,也無需複雜地基建設,佔地面積僅為傳統風電的1/30

這項試驗是中國首次工程化應用高空風能發電技術。項目單位表示,該系統後續將在多地開展實地運行測試,探索邊疆電力孤島、救災應急、油氣田等場景應用。

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地面風車看天吃飯,空中風箏自己找風。能源找到了新高度,下一步是更穩、更廣、更遠。

飛機撞不上,風電飛得穩

2025年試飛現場,S1000系統升空高度定為1000米。這個高度聽着高,其實離飛機航線差了好幾千米。

據《天氣網》2022年發布的航空知識資料,民航客機飛行高度層普遍設定在7000—12000米之間。波音737、空客A320等主力機型常用巡航高度為9000米以上。而飛行高度低於3000米的區域,主要由小型直升機、輕型無人機等使用,且飛行密度極低。

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S1000系統本質屬於“系留飛行器”。它不主動飛行,只在氣流牽引下產生穩定飄浮,通過纜繩固定在地面,不具備高機動性。飛行軌跡、升高速度、飛行角度均可由地面控制系統動態設定,且始終處於監控狀態。

控制系統採取雙重措施保障安全:一方面通過地面雷達監測飛行環境,另一方面依靠內置傳感器維持氣囊姿態穩定。最大升高速度不超過每分鐘20米,風力極端波動下可在5分鐘內快速降落。

此外,項目方明確聲明,空中發電裝置禁設於航線、軍用空域、機場進出方向、民用航線重疊區。所有試飛需提前申報空域、設立地面警示線與臨時隔離區。

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2025年1月的試驗地——江西共青城鄱陽湖模型試驗研究基地,遠離常規民航航線,是專設的飛行安全控制試驗區。飛行期間,周邊空域由民航、公安、應急聯合管控。

從民航安全標準看,中國空域管理採用三層分控體系:民航總局、軍方空管、地方空管中心共同劃定航線與高度層。浮空系統實施前必須經中國空管審批,通過專項試點批複。

飛得高不等於撞得上。飛控穩才能發得久。空中風電系統這一點,從設計到運行,全都考慮清楚。

天上的安全要靠規矩守,系統得飛得穩,才配飛得高。

天上的風,比地上的電便宜多了

空中風電值不值得搞,得先看風值不值錢。

根據《科技日報》2024年2月報道,高空風能資源在中國表現出“超高密度、超高穩定”的特性。6000米高空風密度超過地表20倍,風向變異率不足5%,年平均可用時間超過6500小時。

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風能與風速的三次方成正比,風速每增加一倍,發電能力就提升八倍。高空中受地表摩擦力小,風速高、波動小,發電更穩定。

據中國能建安徽省電力設計院提供的數據,高空風能發電系統每年理論工作時間超6570小時,是傳統陸風電平均2000小時的三倍以上。

發電成本也遠低於陸上系統。傳統風電機組需建設塔架、道路、基座、變電站,佔地多、維護重。空中系統則佔地僅為1/30,發電成本為地面風電的1/3。

設備輕、投資省、電價低,正是目前中國能源轉型所需的“新解法”。未來空中風電適用場景包括:邊疆無電區、突發災情地區、島嶼供電、氣象測繪、地質遙感。

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2024年安徽績溪“空中發電”項目採用的傘梯組合式系統,由氦氣球提供升力,做功傘捕風,驅動主纜牽引卷揚機,再帶動發電機組。全系統獨立運行,佔地少、建設快、回收高。

中路股份公司表示,未來空中風電將探索與光伏、儲能融合,形成多能源互補模式,建設更靈活的“移動式電站”。

風來了,有地方接;電起來,有路徑輸。空中風能發電這門事,中國不是摸索,是實打實飛上去了。

地上的風看天,天上的風靠技術。往上飛,才能破局。

參考資料:

風力發電技術原理及產業鏈介紹.新能網.2023-11-01.

風電項目全生命周期環境影響分析及對策建議.能源新媒.2023-08-15.

高空風能發電技術.抖音百科.

用高空的風“點亮”千家萬戶的燈.科技日報.2024-02-06.

“空中電站”首次在贛升空並順利發電(圖)——刷新兩項行業世界紀錄.江西日報.2025-01-10.

飛機飛行高度 飛機飛行高度一般多少千米.天氣網.2022-05-19.

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