發(fā)電風(fēng)電,太陽(yáng)能發(fā)電等都存在利用小時(shí)數(shù)偏低,發(fā)電不平穩(wěn)的問(wèn)題。一年 8760 小時(shí),而高空發(fā)電 6500 利用小時(shí)數(shù)意味著利用率高達(dá) 75%。

    據(jù)估算,要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；l(fā)電,風(fēng)箏在高空要產(chǎn)生的拉力達(dá) 100 噸以上?？紤]到鋼繩的自重,其并非是理想的材料。公司計(jì)劃采用帝斯曼的超高分子量聚乙烯纖維作為拉繩,其強(qiáng)度 37.8cN/dtex 是同等截面鋼絲的 15 倍,模量 1765cN/dtex,密度僅 1 克/立方厘米。超高分子量聚乙烯纖維與碳纖維和對(duì)位芳綸并稱(chēng)三大特種纖維,性能優(yōu)越。我們以 30mm 直徑計(jì)算,每千米超高分子量聚乙烯纖維重量?jī)H 0.7 噸,自重很小,成本也較低。

    風(fēng)是由空氣流動(dòng)引起的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽(yáng)輻射熱引起的。太陽(yáng)光照射在地球表面上,使地表溫度升高,地表的空氣受熱膨脹變輕而往上升。熱空氣上升后,低溫的冷空氣橫向流入,上升的空氣因逐漸冷卻變重而降落,由于地表溫度較高又會(huì)加熱空氣使之上升,這種空氣的流動(dòng)就產(chǎn)生了風(fēng)。目前主流的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)主要集中在低于 100 米的空間內(nèi),風(fēng)力受地形變化影響較大,同時(shí)風(fēng)向不穩(wěn)定,需要建設(shè)大規(guī)模的支桿和葉片。而高空風(fēng)能將目光投向更高的天空,隨著高度提升,風(fēng)力顯著上升,同時(shí)受地形等影響較弱。

    黑色區(qū)域風(fēng)能密度低于 200 瓦/平方米區(qū)域, 不適宜發(fā)展風(fēng)電。高度達(dá)到 500 米時(shí),超過(guò) 200 瓦/平方米區(qū)域已覆蓋國(guó)內(nèi)絕大部分地區(qū),尤其是沿海用電大省。在高度上升到3000 米、10000 米高度時(shí),風(fēng)能密度達(dá) 100 米地面風(fēng)能密度百倍。

    研究表明,高空中蘊(yùn)藏的風(fēng)能超過(guò)人類(lèi)社會(huì)總需能源的 100 多倍,國(guó)內(nèi)地面風(fēng)能市場(chǎng)規(guī)模已超千億,而高空風(fēng)能在全球范圍內(nèi)還剛剛起步。我們認(rèn)為,隨著技術(shù)的不斷前進(jìn),這一新能源領(lǐng)域?qū)?huì)吸引越來(lái)越多的資金和人才進(jìn)入,潛力巨大。

    廣東高空風(fēng)能技術(shù)有限公司由留美博士張建軍創(chuàng)立,2009 年入駐廣州科學(xué)城,注冊(cè)資金1.5 億元人民幣,是國(guó)內(nèi)最早從事500-10000 米高空風(fēng)能發(fā)電的技術(shù)研發(fā)、發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和高空風(fēng)電廠(chǎng)建造等業(yè)務(wù)的企業(yè)。公司自行研發(fā)的傘梯組合風(fēng)能采集技術(shù)世界領(lǐng)先。

    “天風(fēng)技術(shù)”高空風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)由空中部分、地面部分和系統(tǒng)控制構(gòu)成?？罩胁糠钟梢粋€(gè)或數(shù)個(gè)做功傘、若干平衡傘組成;地面部分主要有發(fā)電機(jī)和卷?yè)P(yáng)機(jī);各部分之間通過(guò)輕質(zhì)高強(qiáng)度纜繩連接。

    平衡傘組的作用是將做功傘拉升到空中的預(yù)訂高度并保持空中部分在高空中的相對(duì)平衡和穩(wěn)定;做功傘的作用是使傘和傘聯(lián)結(jié)的纜繩沿軸向向上運(yùn)動(dòng),拉動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電;系統(tǒng)控制主要是軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)空中部分和地面部分的控制。

    空中部分上升到預(yù)設(shè)起始高度,做功傘打開(kāi)并在風(fēng)力作用下向上運(yùn)行,通過(guò)纜繩拉動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。到達(dá)預(yù)設(shè)終止高度后,做功傘閉合,風(fēng)阻力大大減少,此時(shí)反向轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)使卷?yè)P(yáng)機(jī)高速反轉(zhuǎn)拉動(dòng)做功傘快速向下運(yùn)行至起始高度,卷?yè)P(yáng)機(jī)停轉(zhuǎn),做功傘再次打開(kāi),開(kāi)始新一輪上升做功。做功傘反復(fù)上下運(yùn)行,以這種方式將高空風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,拉動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,從而系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高空風(fēng)能發(fā)電。

    高空風(fēng)能項(xiàng)目占地面積小,噪音低,是真正的無(wú)污染能能源。

    我們將公司的高空風(fēng)能技術(shù)與現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源火電及新能源進(jìn)行對(duì)比,發(fā)現(xiàn)其高空風(fēng)能技術(shù)在固定投資,占地面積及效率方面均有較大的優(yōu)勢(shì)。首先,不同于太陽(yáng)能發(fā)電需要大量的場(chǎng)地,高空風(fēng)能主要向空中發(fā)展,地面占地面積很少,因此可以在城市周邊進(jìn)行建設(shè),而不用到偏遠(yuǎn)的地區(qū)。其次,就固定投資成本來(lái)看,其固定資產(chǎn)成本與陸上風(fēng)電相當(dāng);第三,由于高空風(fēng)力相對(duì)持續(xù),可以晝夜發(fā)電并保證功率的穩(wěn)定,從而避免對(duì)電網(wǎng)的沖擊,提升發(fā)電小時(shí)數(shù)。據(jù)公司估算,一旦形成兆瓦級(jí)的規(guī)模化發(fā)電,每度電的綜合成本僅 0.3 元左右,大幅低于現(xiàn)有的新能源技術(shù)。