你肯定知道风力发电， 但是你知道“放风筝”发电吗？ 这种被称为高空风力发电的技术，如今又取得新的突破。

本月7日，中电工程设计投产的安徽绩溪高空风能发电项目，成功发电， 这也是我国第一个已成功并网发电的高空风电项目。

那么问题来了，这种放风筝的模式究竟是怎么发电的？从技术到应用现状上又有哪些特点呢？

高空风力发电的三种技术类型

风力发电环保且可持续，多年来各国都在大力推动。 我国截至到2022年的风电装机已达到千瓦。

然而， 传统的风力发电会受到选址影响。 在运行的时候，也存在噪音污染和成本高等问题。正是在这种情况下，高空风力发电技术才应运而生。

顾名思义，高空自然就是在很高的天上，数据显示， 当高度超过后，空中的风力不但稳定而且很大。 而且每提到一段距离，风速还会更大。风力充足，技术上怎么实现呢？

简单来说， 就像放风筝一样，将设备放飞到高空区域， 而后在风力的作用下发电。在业内，这被称为 系留式飞行器。

该发电设备， 由飞行器、系留部件、发电机和地面设施四部分组成。 飞行器需要将其他三种部件带到高空，所以属于核心部件。

目前在技术上，根据飞行器类型的不同，具体分为 系留风筝式飞行器、系留飞行器式、系留浮空器式三种。

第一种系留风筝式飞行器， 具体又可分为伞梯状和滑翔式两种。 伞梯状系留风筝，能够控制风筝的开合，这样风筝在高空就能上下循环运动，从而可以带动发电机发电。

滑翔式飞行模式，在空中是按照固定的轨迹运行的。 它的一根绳子牵引着发电机，带动后者发电。

值得一提的是，系留风筝式的技术，发电机是在地面而不是在空中， 通过绳子的牵引带动发电机发电， 整套系统设置起来简单，成本也比较低。

此外，在工作中的优点是，发电机在地面相对容易控制。缺点是由于发电机在地面的牵引限制， 空中的飞行器无法满足升力运动。 而且，最终会因为保持平衡的特性，难以保证电力输出的平衡。

第二种是 系留飞行器式发电装置 。这种技术类型， 分为机载发电机式和地面发电机式两种。

机载类型是将发电机固定在飞行器上，飞到空中后迎风飞行，从而带动发电机发电。 最后再利用牵引的绳子以及电线，将电能传送回地面。

另一种则是发动机位于地面，到达高空的只有飞行器，它通过绳子和地面的设备相连接， 然后飞行器在空中风力的作用下， 持续进行着“8”字型运动， 最终牵引发电机发电。

对比起来，将发电机带到空中，可以选择不同的飞行模式，还能适应复杂的风力环境。如果发动机在地面，将会受限于风力和飞行器材料的影响，无法平衡风能的捕获和系统整体安全。

第三种是系留浮空器式发电装置 。这种模式是利用空气的浮力来提供上升的动力，该技术类型分为 镂空型和涡轮型两种类型。

镂空型是将发电机固定在飞行器上，然后升到空中进行发电。浮空器本身因为形状和角度的原因，从而能够随着风力旋转变化。

涡轮型同样是将发电机带到空中，然后利用风力造成的旋转带动发电机发电。

综合上述三大类型看，目前应用比较广泛的， 是系留浮空器式发电技术类型。 它比较简单，且容易控制，能够长时间平稳发电。

但是它的缺点也是显而易见的，由于体积比较大， 一旦风力加强抵抗性就降低。 而且，其总体的发电量相比第一种和第二种类型较少。

说完了技术类型，接下来再来看看发电系统的关键技术是什么。

飞行、制造、经济分析

高空风力发电， 最关键的是有效控制飞行器。 因为空中风力一直在变化，如果飞控技术不够好，飞行器难以被掌控，轻则发电无法平稳，严重的还会发生坠毁事故。

因此飞控技术的关键，是既要实行飞行的平稳，同时还要实现发电的平稳。

从发电机置于地面的飞行方式来看，飞行组件在运行的同时， 关键是要提升牵引绳的效率。 牵引绳稳定与否，直接关系到空中的飞行器是否能平稳运行。

另一种模式是将发电机带到空中发电， 这要运用到推力控制、阻尼控制以及导航控制。 尤其飞行器的稳定更加关键，同时在风能的捕获过程中，可以实现多架飞行器一起升空运行，这在很大程度上能提高效率。

既然是要飞行， 所用材料就必须得轻盈，但是强度又要高， 这就又涉及到很关键的制造技术了。

目前，高空发电飞行器所用的是 蒙皮材料 ，这是一种碳纤维复合材料，是碳纤维和树脂混合而成，通过层叠和固化工艺制造而成的构件。 它的特点是轻盈、韧性高和刚度高， 而且还非常耐腐蚀。

除了飞行器的材料外，牵引飞行器的绳子也很关键，毕竟绳子如果不结实的话，空中的飞行器可能直接挣脱就“逃走了”。

目前，制作牵引绳所用材料， 有玻璃纤维复合材料，金属材料，尼龙材料以及碳纤维复合材料。

几种材料对比起来，各有各的有点，但也各有短板。比如金属材料，虽然稳定性和强度最好，可是它太重，在空中的阻力也是最大的。

再比如尼龙材料的绳子，轻盈且耐腐蚀，然而它的强度不稳定，时间长了就容易损坏。使用什么样的牵引绳， 关键要看应用的场景，以及应用的时长如何。

最后，整套发电系统的运行状况如何，要有全方位的经济分析技术。相关的技术分析，可以从发电系统的能耗和环境影响上，对下一步系统的优化进行指导，有助于改善和提升系统本身。

高空风力发电的技术应用现状

我国是世界上高空风力资源最丰富的国家之一， 在东南沿海和西北地区，空中区域的风能最集中。此前在2016年，发改委和能源局制定的相关政策中，也明确将高空风能发展提上了日程。

技术应用上，目前国内外在研发上都在发力， 既要推动技术整体的效率和可靠性，同时也要降低其成本。

比如将发电机带到空中运行的空基类型，目前各大制造商都推出了多种技术方案。

将发电机带上天的模式， 地面不用建立任何基础设施， 因此搭建起来相当的快捷方便。从应用场景来看，在偏远地区临时居住等情况下，这种轻便设备能快速提供电能。

此外，还有一些制造企业设计出了椭球形的浮空飞行装置。它虽然运转速度比较低，但是整体的发电性能却最稳定。

利用无人机式飞行器控制飞行的话，则需要使用牵引绳索，将飞机放飞到一定的空域来进行，这个高度通常在250米到600米之间。在飞行的过程中， 机翼的涡轮机通过旋转而发电。

如果是将发电机固定在地面，由飞行器带动发电的话，这类技术方案更适合大规模发电利用。

广东的一家公司，专门进行高空风能技术开发， 他们研发了伞梯组合式风力发电设备 。而大唐集团则开发了一种无人机型的风力发电项目， 通过无人机的垂直起降在高空利用风能。

而在意大利， 利用拱形风筝捕获风能发电， 相关企业此前已经建立起了规模化的风筝发电站。

从整体来看，目前的应用还主要集中在技术研发领域。实际应用前景广泛，但同样还有很多问题需要进行评估。

发展前景和可能出现的问题

从发展前景看，高空风能发电属于可再生和可持续能源，而且相比传统的风力发电，发电量在规模化利用后会更高。

相比于传统风力发电要占用土地， 高空风力发电对地面环境的影响比较小。 很多风能集中的区域比如山区、沙漠、高海拔地带等，都是人口相对稀少的区域，这对于本地的影响就相对更小。

未来，利用分布式能源网络，还可以组成智能电网，高效利用电能的同时， 也能满足不同地区的用电需求。

虽然应用前景广泛，但目前还有不少问题也需要解决。一个是高空风力发电如果大规模开启后，或许会影响到鸟类的迁徙路径。另一个情况，则可能会对飞行器产生影响。

不过，整体的情况究竟如何，还需要在未来做进一步评估才能知道。毕竟，现在大规模的应用还没有开启。

结语

就技术层面看，有些问题还需要解决，比如风能的准确监测和预报情况，这会直接影响到发电机组的运行和优化设计。再有就是针对不同的应用场景，系统设备的稳定性也需要进一步增强。

总体来看，高空风能利用，本就是跟相对恶劣的环境对抗， 系统本身的可靠和耐久性， 依然是它能否被大规模推广应用的关键。

再者，由于目前应用还不广泛，利用高空风能发出来的电， 成本相比较而言还是很高 。未来，技术进一步成熟后，降低其整体成本就成了大势所趋。

我国在绩溪建设的高空风力发电系统，本身就属于国家级的示范项目。所以下一步它运行的怎么样， 发出来的电多还是少，系统整体的稳定性如何， 都会给未来的新项目上马，提供重要的参考依据。