行业︱高空风电“舞”起来
中国电工技术学会主办，2017年6月21-24日在河北省张北县举办，大会围绕新能源发展战略、系统关键技术、微电网及储能等重要议题展开交流。浏览会议详情和在线报名参会请长按识别二维码。
相较于传统风电随意性、波动性以及地理位置偏僻导致的电网建设欠缺等诸多缺点，近年来高空风电因其密度高、设备轻量化、年利用小时数提高，效益可观而备受青睐。
据了解，随着与地面距离的增加和表面摩擦的减少，风速将逐渐加大。而每增加一倍速度，其所蕴含的能量在理论上将增加8倍。储量丰富、分布广泛的高空风能，其理论发电时间可以超过95%，年发电时间可高达6500h以上。
美国环境和气候科学家克里斯蒂安·阿切尔和肯·考德伊拉曾在研究报告中指出，来自高空急流的风所生成的能量是全球所需能量的100多倍。2013年，全球风能理事会已经做出预测，认为高空风能很有可能是改变世界的能源技术。高空风能可在不同程度上消除现有新能源技术的缺点，且具新的优点，将部分代替传统风能，是新能源领域的投资热点和发展方向。
高空风电已然带起了新一轮的新能源发展高潮，这引得无数资本竞相参与进来。近3年来，美国、欧洲涌现了一批研发高空风电技术的公司。经粗略统计，目前全球已经有50多家高空风能发电公司，这50多家公司投入巨资研发高空风电，技术路线不一。
事实上，自20世纪70年代以来，有关高空风电的各项专利不断涌现。总的来说，高空风能技术分为两大类：一类是利用氦气球等升力作用，将发电机升到半空中，在高空中利用丰富的风能转化为机械能，机械能转化为电能，之后通过电缆传到地面电网；另一类是将发电机组固定在地面，通过巨型“风筝”在空中利用风能拉动地面发电机组，从而将风能转化为机械能，带动地面的发电机转化为电能，以解决电缆和发电机的自重问题。
中国的高空风能条件尤其好，风力强且分布广，大部分地区都具有发展高空风电、特别是“风筝型”发电的气候条件。据美国权威气候监测数据，全球最优的高空风力发电源匹配的恰好也是人口密集地区就包括中国所在的亚洲东海岸。
数据显示，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。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；其中，江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至达到每平方米30千瓦，为世界之最。
我国的传统风能资源(100m)主要分布在内蒙、吉林、新疆和东南沿海较为狭窄的部分地区。这些地区与经济中心距离较远，造成了发电区域与负荷区域地理位置不匹配的问题。而高空风能资源最密集的区域正好集中在华东、华中、华南等经济最发达地区，如果可以大规模收集利用，则无需耗费巨资建设长距离、大容量的输电通道，可以实现就地消纳。
对于能源消费大国之一的中国，高空风电的落地正在加速推进中。前不久，国家发展改革委、国家能源局下发了《能源技术革命创新行动计划（2016~2030年）》明确提出，未来将研究适用于200~300m高度的大型风电系统成套技术，开展大型高空风电机组关键技术研究，研发100m级及以上风电叶片，实现200~300m高空风力发电推广应用。
与此同时，《能源技术革命重点创新行动路线图》在对技术方向进行细化的同时，还提出到2020年形成200~300m高空风力发电成套技术，并于2030年获得实际应用并推广。
我国在此领域虽起步较晚但也取得了较大进展，成立于2009年的广东高空风能技术有限公司，是我国第一家从事高空风电技术研发的公司。目前，广东高空风能技术有限公司发明了“天风”技术方案，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，成为商业化的优势方案，且国内首个示范电站已在安徽芜湖落户，且发电运行良好。
前景虽然一片大好，但也面临着不小的挑战。在业内人士看来其核心问题无外乎有两点：其一，其运行范围内需要禁飞，而我国高空风能丰富的东部地区航线密集，高空风能发电需要得到军方的批准；其二，风电消纳问题也需要得到解决。因此业内专家预计，如果政策环境到位，产业配套成熟，高空风电未来发展值得期待。
（作者：《电气技术》杂志记者 刘星）