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我國首個可并網的兆瓦級高空風能發電示范項目，采用的是陸基傘梯組合型高空風能發電技術。目前看來，傘梯式高空風力發電技術路線可推廣性強、大型化成本低，可實現安全、可靠、穩定的商業化應用，有助于新型電力系統構建。未來，利用清潔的高空風資源可帶動高空風電產業鏈發展。 風力發電有了新突破。近日，由中國能建參與投資的安徽績溪高空風能發電新技術示范項目成功發電，成為我國首個可并網的兆瓦級高空風能發電示范項目。這是我國高空風能發電技術的首次工程化實踐，對推動高空風能發電技術和產業化發展具有重要意義。 高空風能發電技術是通過捕獲高空風資源進行發電的創新技術。與我們常見的“大風車”葉片轉動發電不同，高空風力發電類似于放風箏，即用一根根長的繩子放一只巨大的“風箏”，并用它生產能量，這個大風箏就是高空風力發電機，牽引這只大風箏的繩子可達數百米甚至數千米長。目前這種發電機的設計構想主要有兩種類型：一是空基高空風力發電，即發電機懸于空中，空中飛行，空中發電。二是陸基高空風力發電，即發電機置于地上，空中飛行，地面發電。 既然傳統的三葉風力發電機已經很成熟，為何還要發展高空風能發電技術？新型風力發電模式的探索，可進一步打開風能發展空間。根據風力發電的基本原理，風中的能量與風速的三次方成正比。這意味著，風速增加1倍時，風中的能量增加到8倍，3倍風速則意味著高達27倍的能量。因此，風速快的地方是理想的風力發電場。 高空風的一大特點就是風速快，隨著與地面距離的增加，以及地面摩擦的減少，高空風速將逐漸加大。即使高空中空氣密度有所降低，但其蘊含的能量仍比地面大許多倍。就算在風能資源最豐富的風力發電場區域，地面風力也遠小于高空。相關研究表明，高空風有可能產生比傳統風力渦輪機多100倍的能量。 與此同時，高空風持續時間長且風力穩定。機組總發電量與發電利用小時數密切相關，能發電的時間越長，發的電就越多。有資料顯示，在500米至10000米的高度范圍，風的流向穩定，且高度越高、風的強度越大，穩定性就會越好；當靠近地面時，受地形等影響，風具有很強的隨機性，強度也顯著下降。在高空，理論年發電時間可高達6500小時以上，這個數字遠超我國火電機組年平均利用小時數。 基于以上兩點，人類一直渴望突破高空風能發電技術。此前，科技巨頭谷歌曾短暫參與過高空風能項目研發，并投入了大量資金，但由于該技術成本高昂，且部分技術環節欠成熟，尚無法與傳統風力發電技術競爭，最后不得不暫停項目。 我國關于高空風力發電技術的研究起步較晚，此次投運的項目采用的是陸基傘梯組合型高空風能發電技術。目前看來，傘梯式高空風力發電技術路線可推廣性強、大型化成本低，可實現安全、可靠、穩定的商業化應用，有助于新型電力系統構建。同時，傘梯式高空風力發電技術裝備占地面積小，環境友好，未來利用清潔的高空風資源即可實現發電自運行，能夠推動高原、海島、邊防、無人區等地區能源發展，從而帶動高空風電產業鏈發展。實現千米級高空風能的高效捕獲與利用，無疑對加快推動我國能源革命具有重大意義。 能源綠色低碳轉型的本質，是從資源依賴走向技術依賴的過程。絕大多數可再生能源都必須應對能量密度低的核心問題，這意味著我們需要不斷進行科技創新，以提高能量轉換效率，增強與化石能源競爭的經濟性。我國新能源跨越式發展領跑全球，靠的就是不知疲倦的技術進步。在光伏領域，過去一年隧穿氧化層鈍化接觸電池、異質結電池、背接觸式電池等技術加速產業化，鈣鈦礦、疊層等新型電池轉化效率屢創新高，光伏技術水平已全球領先。風電領域，16兆瓦海上風電機組已并網發電，20兆瓦機型已下線，我國在大容量機組方面趕超國際先進水平。 即便如此，能源行業整體科技水平仍不足以支撐大規模能源轉型的需求，可再生能源利用還存在很多空白地帶。特別是碳中和目標提出后，更需要基礎理論創新、核心技術創新、重大裝備創新、關鍵制度創新，要結合我國基本國情能情，尋求顛覆性的技術突破。期待更多的電力“風箏”，將我國乃至全人類的清潔能源利用水平推向新高度。 |
