天山觀(guān)察丨“空中電站”緣何亮相新疆

近日，國(guó)內(nèi)首套“平流層浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”在哈密亮相。

　　文/圖 天山網(wǎng)-新疆日?qǐng)?bào)記者 魏永貴

　　一個(gè)個(gè)輕靈的“大風(fēng)車(chē)”在無(wú)垠的戈壁荒漠上挺立，一排排藍(lán)色的太陽(yáng)能光伏板在沙漠里延伸。一列列高塔，把來(lái)自風(fēng)與光的電力匯聚在一起，通江達(dá)海，送往遠(yuǎn)方。

　　這是新疆廣袤大地上的新景觀(guān)。曾經(jīng)無(wú)用的“沙戈荒”，如今成為世人矚目的寶地。

　　“新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展在加速。未來(lái)，高空將成為新能源電力的產(chǎn)出地。那將是媲美戈壁風(fēng)車(chē)、大漠藍(lán)海的壯麗新景觀(guān)?！痹诮照匍_(kāi)的“2024哈密能源之問(wèn)”大會(huì)上，頓天瑞向來(lái)自全國(guó)的新能源產(chǎn)業(yè)界代表描繪著空天新能源的發(fā)展場(chǎng)景。

　　會(huì)場(chǎng)外，作為實(shí)證，一艘長(zhǎng)23米、直徑15米的“飛艇”浮立空中，在金色陽(yáng)光的照耀下，通體剔透，散發(fā)光芒。

　　頓天瑞是北京臨一云川能源技術(shù)有限公司創(chuàng)始人兼CEO，這艘“飛艇”是該公司研發(fā)的“平流層浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”，也是我國(guó)具備完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，國(guó)內(nèi)首套、世界一流的“平流層浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”，也被稱(chēng)為“空中電站”，它在該公司的型號(hào)是S500型。

　　“這次來(lái)哈密，是我們首次帶著成品進(jìn)疆?！鳖D天瑞說(shuō)。

　　新疆高空風(fēng)能資源豐富

　　距地面500米至10000米的高空風(fēng)能是人類(lèi)迄今還沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用的新能源。這是一種儲(chǔ)量豐裕、分布廣泛的可再生清潔能源。國(guó)外環(huán)境和氣候科學(xué)家的研究報(bào)告指出，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。高空風(fēng)能的特點(diǎn)是風(fēng)速高、分布廣、風(fēng)向穩(wěn)定、常年不斷，具有很高的開(kāi)發(fā)價(jià)值。

　　在風(fēng)能資源豐富的風(fēng)力發(fā)電站區(qū)域，高空風(fēng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面風(fēng)力。一般情況下，地面風(fēng)能功率密度低于每平方米1千瓦，而在高空區(qū)域則可以達(dá)到每平方米5至10千瓦，甚至更高。

　　根據(jù)風(fēng)力發(fā)電的基本原理，風(fēng)中的能量與風(fēng)速的三次方成正比。根據(jù)中國(guó)科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院浮空器高空發(fā)電項(xiàng)目負(fù)責(zé)人宮澤奇團(tuán)隊(duì)測(cè)算，風(fēng)速增加1倍時(shí)，風(fēng)中的能量增加到8倍，3倍風(fēng)速則意味著高達(dá)27倍的能量。因此，越是風(fēng)速快的地方，就越是理想的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

　　資料表明，我國(guó)是世界高空風(fēng)能資源最豐富的國(guó)家之一。采集高空風(fēng)能可以獲得清潔、低成本以及高穩(wěn)定性的風(fēng)電，這使得高空風(fēng)能的發(fā)電效率遠(yuǎn)高于地面風(fēng)電。

　　“我們多次來(lái)新疆開(kāi)展浮空風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?！鳖D天瑞說(shuō)，新疆高空風(fēng)能資源豐富，地形地貌多樣，南北疆氣候差異大，“三山兩盆”間的荒漠戈壁，都是開(kāi)展項(xiàng)目測(cè)試的理想之地。今后，在新產(chǎn)品的定型測(cè)試方面，還要來(lái)新疆開(kāi)展更多測(cè)試。

　　產(chǎn)品刷新兩項(xiàng)世界紀(jì)錄

　　哈密是全國(guó)風(fēng)資源和光資源最好的地區(qū)之一。在新疆規(guī)劃的九大風(fēng)電場(chǎng)中，哈密占有東南部風(fēng)區(qū)、三塘湖——淖毛湖風(fēng)區(qū)、十三間房風(fēng)區(qū)三個(gè)風(fēng)區(qū)，每平方米風(fēng)能功率密度超過(guò)150瓦，面積達(dá)5萬(wàn)多平方公里，占全疆可供開(kāi)發(fā)風(fēng)區(qū)總面積的66.3%。

　　“來(lái)哈密之前，我們做了很多前期研究工作。經(jīng)測(cè)算，哈密萬(wàn)米以上平流層高空風(fēng)能資源總量是地面的40倍以上，風(fēng)速大、分布廣、穩(wěn)定性高，且常年不斷?！鳖D天瑞說(shuō)。

　　頓天瑞表示，哈密的新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，類(lèi)型多樣。本次作為嘉賓，能在“2024哈密能源之問(wèn)”大會(huì)上向全國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)界代表探討高空風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是一次難得的機(jī)會(huì)，也希望能達(dá)成新的合作。

　　實(shí)際上，在來(lái)新疆之前，北京臨一云川能源技術(shù)有限公司的S500型涵道式浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)（SAWES），10月10日在湖北荊門(mén)漳河機(jī)場(chǎng)試驗(yàn)區(qū)域放飛升空，順利達(dá)到500米高度并成功發(fā)電。這標(biāo)志著產(chǎn)品刷新了浮空風(fēng)電系統(tǒng)最大升空高度和單臺(tái)浮空器發(fā)電功率最大兩項(xiàng)世界紀(jì)錄。

　　“世界上從事浮空風(fēng)力發(fā)電的機(jī)構(gòu)不少，技術(shù)路線(xiàn)也不盡相同。此前297米的升空高度和30千瓦的發(fā)電功率，一直由美國(guó)麻省理工學(xué)院涵道式浮空風(fēng)力發(fā)電研究團(tuán)隊(duì)保持?！北本┡R一云川能源技術(shù)有限公司首席技術(shù)官翁翰鈳介紹，“S500順利升空至500米高度，載荷量、升阻比、風(fēng)能利用率達(dá)標(biāo)，迎風(fēng)姿態(tài)穩(wěn)定，發(fā)電功率保持在50千瓦以上。公司不久將測(cè)試1000米高度及100千瓦發(fā)電功率?！?/p>

　　看好新疆新能源產(chǎn)業(yè)前景

　　北京臨一云川能源技術(shù)有限公司這套涵道式浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，是利用充氦浮空器將輕量化的發(fā)電機(jī)組運(yùn)升至設(shè)定高度，利用涵道引射擴(kuò)散原理浮空通風(fēng)發(fā)電，并綜合線(xiàn)纜、測(cè)溫、氦漏、迎風(fēng)、電機(jī)效率、姿態(tài)平衡等一系列解決方案，通過(guò)系纜將電能傳輸至地面的技術(shù)及裝備系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)由浮空平臺(tái)、發(fā)電模塊、電力傳輸和系留線(xiàn)纜四部分組成。

　　當(dāng)前，S500是專(zhuān)為應(yīng)急救援、智能測(cè)繪、礦區(qū)開(kāi)發(fā)等多個(gè)低空經(jīng)濟(jì)應(yīng)用場(chǎng)景研制的產(chǎn)品系列。例如，當(dāng)?shù)卣?、洪?zāi)等災(zāi)難發(fā)生后，它能迅速升空，提供現(xiàn)場(chǎng)供電、保障通信暢通、巡視受災(zāi)情況等，將前方的實(shí)時(shí)畫(huà)面?zhèn)骰刂笓]中心。不僅是狹義的應(yīng)急救災(zāi)裝備，更是助力于災(zāi)害監(jiān)控、防御、搶險(xiǎn)全過(guò)程的全域信能一體的應(yīng)急救援系統(tǒng)。

　　“新疆地域廣闊，礦產(chǎn)資源豐富。在應(yīng)急救援、智能測(cè)繪、礦區(qū)開(kāi)發(fā)等方面，特別適合采用這套系統(tǒng)?！鳖D天瑞說(shuō)，新疆正向打造國(guó)家能源資源戰(zhàn)略保障基地目標(biāo)邁進(jìn)，新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢(shì)頭迅猛，而且在技術(shù)應(yīng)用上類(lèi)型多樣，發(fā)展高空風(fēng)能產(chǎn)業(yè)正當(dāng)其時(shí)。

　　頓天瑞和翁翰鈳今年都是26歲，他們上大學(xué)時(shí)就致力于浮空器的研究。畢業(yè)以來(lái)，他倆身邊集結(jié)了一批有志于在這一朝陽(yáng)領(lǐng)域創(chuàng)業(yè)的年輕人，技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)已達(dá)70多人。在清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院空天院等頂級(jí)院校、科研機(jī)構(gòu)的支持下，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后完成了“平流層浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)”初始驗(yàn)證樣機(jī)、工藝驗(yàn)證樣機(jī)、萬(wàn)米浮空樣機(jī)和原理測(cè)試樣機(jī)，形成了應(yīng)急搶險(xiǎn)型號(hào)（S500）與發(fā)電高度不超過(guò)3000米的初級(jí)電網(wǎng)型號(hào)兩大產(chǎn)品系列，若干商業(yè)化示范項(xiàng)目正在落地。

　　“新疆新能源產(chǎn)業(yè)前景非常好，我們希望能為新疆的發(fā)展作貢獻(xiàn)?！鳖D天瑞說(shuō)。