10 月 10 日上午 10 时,由北京临一云川能源技术有限公司自主研制、具有完全自主知识产权的中国首台 S500 型涵道式浮空风力发电系统(SAWES),在湖北荆门漳河机场试验区域轻盈放飞升空,顺利达到 500 米高度并成功发电。 这标志着中国企业刷新了浮空风电系统最大升空高度和单台浮空器发电功率最大两项世界纪录。 整装待发的首台涵道式浮空发电系统(SAWES) 涵道式浮空风力发电系统,是利用充氦浮空器将轻量化的发电机组运升至设定高度,利用涵道引射扩散原理,综合线缆、测温、氦漏、迎风、电机效率、姿态平衡等一系列解决方案,通过系缆将电能传输至地面的技术及装备系统。整个系统由浮空平台、发电模块、电力传输和系留线缆四部分组成。
10 月 10 日上午 10 时,由北京临一云川能源技术有限公司自主研制、具有完全自主知识产权的中国首台 S500 型涵道式浮空风力发电系统(SAWES),在湖北荆门漳河机场试验区域轻盈放飞升空,顺利达到 500 米高度并成功发电。 这标志着中国企业刷新了浮空风电系统最大升空高度和单台浮空器发电功率最大两项世界纪录。
整装待发的首台涵道式浮空发电系统(SAWES)
涵道式浮空风力发电系统,是利用充氦浮空器将轻量化的发电机组运升至设定高度,利用涵道引射扩散原理,综合线缆、测温、氦漏、迎风、电机效率、姿态平衡等一系列解决方案,通过系缆将电能传输至地面的技术及装备系统。整个系统由浮空平台、发电模块、电力传输和系留线缆四部分组成。
S500 是专为应急救援、智能测绘、城市安保等多个低空经济应用场景研制的产品系列。例如,当地震、洪灾等灾难发生后,它能迅速升空,解决现场供电、通讯畅通,灾情巡视等痛点,将前方的实时画面传回指挥中心。不仅是狭义的应急救灾装备,更是助力于灾害监控、 防御、抢险全过程的全域信能一体的应急救援系统。
“世界上从事浮空风力发电的机构不少,技术路线也不尽相同。此前 297 米的升空高度和 30 千瓦的发电功率,一直由美国麻省理工学院涵道式浮空风力发电研究团队保持。”北京临一云川能源技术有限公司首席技术官翁翰钶在现场介绍,“直径 15 米、长度 23 米 的 S500 顺利升空至 500 米高度,载荷量、升阻比、风能利用率达标,迎风姿态稳定,发电功率保持在 50 千瓦以上。不久将测试 1000 米高度及 100 千瓦发电功率。”
距地面 600 米以上的高空风能是人类迄今还没有开发利用的新能源,这是一种储量丰裕、分布广泛的可再生清洁能源。斯坦福大学环境和气候科学家的研究报告指出,高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的 100 多倍。高空风的特点是风速大、分布广、稳定性高,常年不断,采集高空风能可以获得清洁、低成本、高稳定性的风电。
升空高度 500 米的首台涵道式浮空发电系统(SAWES)
为服务国家能源安全新战略,发展新质生产力,北京临一云川能源技术有限公司联合清华大学、中科院空天院等多家顶级科研机构,优势互补,协同创新,积极参与未来核心能源解决方案的国际竞争,坚定探索中国式现代化新能源发展之路。其研发团队已经完成了初始验证样机、工艺验证样机、万米浮空样机和原理测试样机,形成了应急抢险型号(S500)与 发电高度不超过 3000 米的初级电网型号两大产品系列,若干个商业化示范项目正落地中。
北京临一云川能源技术有限公司创始人兼 CEO 顿天瑞表示,SAWES 已构建了以引射 扩散升力体涵道布局为基础,以广域低温气体循环技术、光量子风场遥感预测系统、晶振高功率密度直流发电系统为主干的自主技术体系,属国际领先的创新性绿色能源技术。“风能密度为地面 200 倍、年发电时长为地面 4 倍以上的平流层(高度约 1 万米)将是理想的能源场,我们的目标是把浮空发电的度电成本降到现在的十分之一。”
风
虽无形无色,却蕴含巨大能量。尤其在高空,常年高速气流蕴含的能量几乎足够全人类使用。美国气候学家大致估计,高空风力发电功率约是1800太瓦(1太瓦=10亿千瓦),也就是说,它一小时发电量就高达18000亿度。如果高空风力全部转化为电力,就能满足人类目前的所有电力需求。
无疑,高空风力发电是一个大宝藏。如何可靠又经济地挖掘这份宝藏,众多科技公司使出浑身解数为之努力。美国清洁能源技术创业公司Altaeros Engergies就是其中一个佼佼者。它成立于2010年,专门研究高海拔的风能开发,前期主要集中在小型发电机组,能快速带来利润回报。
它设计的空中发电机很实用,飘浮在空中像一艘飞艇,又像一条大河豚,被称为浮空涡轮机。整体是一架中空的、靠氦气飘浮的装置,涡轮机被固定在中心。飞行装置还有四支鱼鳍和三根缆线。鱼鳍向外伸展,用来稳定机身,保持涡轮机始终正对风向。缆线则连接到地面基站,既可以用来固定涡轮机,不会随风飘荡,又可以用来调整高度,其中一根缆线内置金属导体,用来传输电力。
地面基站配有智能计算机,能储存电力,还会调整电力的输出,另外它还时刻监控天气变化。若风向变化,就调整涡轮机方向,若遇暴风雨等恶劣天气,还会把涡轮机降下收起来。
Altaeros还希望开发适合海上风力发电的浮空涡轮机。定位在离岸10英里远海面,装配兆瓦级(1兆瓦=1000千瓦)的涡轮机,但是海面基站比传统的海上风力发电系统小得多,而且又要保持坚固不被海风吹倒,就需要更高的技术来解决。
① 浮空涡轮机被充满1000立方米的氦气飞艇包裹,悬浮在空中。四个充气鱼鳍稳定机身,保证涡轮机正面对风向。这种飞艇由专有材料制成,能经受高空气候影响。
② 第一台商用浮空涡轮机功率为30千瓦,可以为十几户家庭提供电力。后续更高功率的是200千瓦,它还可以携带移动通信和无线网络设备,扩展移动语音和数据网络。
③ 三根双层编织的高分子聚合物缆绳,可以防止飞艇四处飘荡。其中一根缆绳包含铜导体,可以传输电力,把600米高的风电汇聚到基站的电池,或直接并入电网。
④ 地面基站,能对高空的涡轮机时刻进行监控,帮助涡轮机寻找最佳风力,一般每小时约50千米的风是最好的。它会使用三根缆绳各自连接的三个绞车来调整浮空涡轮机的高度,并随着气流的方向而旋转涡轮机,保持正对风向。如果风速超过每小时120千米,基站就会收起涡轮机。
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