高空风力发电的原理是什么?具有哪些优势?适合应用在哪些场景?
世界最大的5000平方米高空风力发电捕风伞日前在内蒙古阿拉善左旗试验场成功开伞。其完成全部预定试验内容后成功实现空中收伞。
“高空风力发电,是利用自主系留升空的空中组件捕获300米以上高空风能,从而实现风能—电能转换的新能源技术。”中国能建集团所的工程师说,为捕获高空风能,国内外主要有两种技术路线:空基高空风力发电与陆基高空风力发电,两者的核心区别在于发电机的位置。
此次中国能建集团开展试验的高空风力发电系统,属于伞梯式陆基高空风力发电,包含“空中捕能—缆绳传能—地面发电”三级能量传递路径,就像放飞在高空的巨型“风筝”。
空中伞梯系统由氦气球提供初始升力,并采用做功伞捕获风能,平衡伞维持系统稳定,通过缆绳将机械能传递至地面。其中,缆绳采用超高分子聚乙烯材料,可承受百吨级拉力。
地面发电系统则通过双机组协同的卷扬设备,将缆绳直线运动转为旋转动力,配合万向滑轮架适应风向变化,实现机械能发电,并使单机功率达到兆瓦级。
值得一提的是,此次试验中用于捕获风能的高空风力发电做功伞是全球最大的高空风能捕获结构。项目团队通过气动优化提升了做功伞捕风效率,通过伞型设计拓展了开伞尺寸极限。