發(fā)電風電,太陽能發(fā)電等都存在利用小時數(shù)偏低,發(fā)電不平穩(wěn)的問題。一年 8760 小時,而高空發(fā)電 6500 利用小時數(shù)意味著利用率高達 75%。

    據(jù)估算,要實現(xiàn)規(guī)模化發(fā)電,風箏在高空要產(chǎn)生的拉力達 100 噸以上。考慮到鋼繩的自重,其并非是理想的材料。公司計劃采用帝斯曼的超高分子量聚乙烯纖維作為拉繩,其強度 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位芳綸并稱三大特種纖維,性能優(yōu)越。我們以 30mm 直徑計算,每千米超高分子量聚乙烯纖維重量僅 0.7 噸,自重很小,成本也較低。

    風是由空氣流動引起的一種自然現(xiàn)象,它是由太陽輻射熱引起的。太陽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加熱空氣使之上升,這種空氣的流動就產(chǎn)生了風。目前主流的風力發(fā)電技術主要集中在低于 100 米的空間內,風力受地形變化影響較大,同時風向不穩(wěn)定,需要建設大規(guī)模的支桿和葉片。而高空風能將目光投向更高的天空,隨著高度提升,風力顯著上升,同時受地形等影響較弱。

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

    研究表明,高空中蘊藏的風能超過人類社會總需能源的 100 多倍,國內地面風能市場規(guī)模已超千億,而高空風能在全球范圍內還剛剛起步。我們認為,隨著技術的不斷前進,這一新能源領域將會吸引越來越多的資金和人才進入,潛力巨大。

    廣東高空風能技術有限公司由留美博士張建軍創(chuàng)立,2009 年入駐廣州科學城,注冊資金1.5 億元人民幣,是國內最早從事500-10000 米高空風能發(fā)電的技術研發(fā)、發(fā)電系統(tǒng)設計和高空風電廠建造等業(yè)務的企業(yè)。公司自行研發(fā)的傘梯組合風能采集技術世界領先。

    “天風技術”高空風能發(fā)電系統(tǒng)由空中部分、地面部分和系統(tǒng)控制構成。空中部分由一個或數(shù)個做功傘、若干平衡傘組成;地面部分主要有發(fā)電機和卷揚機;各部分之間通過輕質高強度纜繩連接。

    平衡傘組的作用是將做功傘拉升到空中的預訂高度并保持空中部分在高空中的相對平衡和穩(wěn)定;做功傘的作用是使傘和傘聯(lián)結的纜繩沿軸向向上運動,拉動卷揚機轉動而帶動發(fā)動機發(fā)電;系統(tǒng)控制主要是軟件系統(tǒng),實現(xiàn)對空中部分和地面部分的控制。

    空中部分上升到預設起始高度,做功傘打開并在風力作用下向上運行,通過纜繩拉動卷揚機轉動而帶動發(fā)電機轉動。到達預設終止高度后,做功傘閉合,風阻力大大減少,此時反向轉動電機啟動使卷揚機高速反轉拉動做功傘快速向下運行至起始高度,卷揚機停轉,做功傘再次打開,開始新一輪上升做功。做功傘反復上下運行,以這種方式將高空風能轉化為機械能,拉動發(fā)電機發(fā)電,從而系統(tǒng)實現(xiàn)高空風能發(fā)電。

    高空風能項目占地面積小,噪音低,是真正的無污染能能源。

    我們將公司的高空風能技術與現(xiàn)有的傳統(tǒng)能源火電及新能源進行對比,發(fā)現(xiàn)其高空風能技術在固定投資,占地面積及效率方面均有較大的優(yōu)勢。首先,不同于太陽能發(fā)電需要大量的場地,高空風能主要向空中發(fā)展,地面占地面積很少,因此可以在城市周邊進行建設,而不用到偏遠的地區(qū)。其次,就固定投資成本來看,其固定資產(chǎn)成本與陸上風電相當;第三,由于高空風力相對持續(xù),可以晝夜發(fā)電并保證功率的穩(wěn)定,從而避免對電網(wǎng)的沖擊,提升發(fā)電小時數(shù)。據(jù)公司估算,一旦形成兆瓦級的規(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。