高空風(fēng)力發(fā)電站：不需架設(shè)電網(wǎng)

劉　佳

我們都知道，風(fēng)能是一種重要的可再生綠色能源。當(dāng)?shù)孛娓浇娘L(fēng)能逐步得以開發(fā)之時，科學(xué)家已經(jīng)不滿足于在地面上獲得的這些成績了。近年來，一些能源科學(xué)家開始嘗試高空風(fēng)力發(fā)電。最近，紐約的風(fēng)力發(fā)電工程師準(zhǔn)備在高空設(shè)置風(fēng)力發(fā)電機。

從目前的技術(shù)成熟度和經(jīng)濟可行性來看，風(fēng)能是除太陽能外最具競爭力的可再生能源。全球風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的前景相當(dāng)樂觀，各國政府不斷出臺的可再生能源鼓勵政策，將為未來幾年風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展提供巨大動力。從能源本身的角度講，高空風(fēng)能要比低空風(fēng)能要豐富且穩(wěn)定。其實。我們放風(fēng)箏的經(jīng)驗就可以驗證這個結(jié)論。當(dāng)風(fēng)箏在剛開始升空時，往往搖搖晃晃，要么是風(fēng)力不夠，要么是風(fēng)力不穩(wěn)定。可一旦風(fēng)箏升到一定的高度，風(fēng)箏就能穩(wěn)穩(wěn)地在天空中飛行了，而且我們明顯感覺到風(fēng)箏在高空中所受到的牽引力。

科學(xué)家對高空風(fēng)能進(jìn)行了進(jìn)一步的研究。科學(xué)家根據(jù)相關(guān)的研究數(shù)據(jù)估計，在距地面大約500米至1.2萬米的高空中，有足夠世界使用的風(fēng)能。如果將這些風(fēng)能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽瑒t可以滿足全世界百倍的電力需求。在風(fēng)力發(fā)電站區(qū)域，地面附近的風(fēng)力密度不足1千瓦每平方米；而在紐約的高空區(qū)域，風(fēng)力密度則可以達(dá)到16千瓦每平方米。更為重要的是，最理想的高空風(fēng)力資源剛好位于人口稠密地區(qū)，比如北美東海岸和中國沿海地區(qū)。

既然高空風(fēng)力比地面風(fēng)力更加豐富，為何至今沒有一座商業(yè)化的高空風(fēng)力發(fā)電站建成呢?這就像是先有汽車后有飛機一樣。高空風(fēng)力發(fā)電面臨著技術(shù)難度大、成本投入高兩個主要問題。其實，高空風(fēng)力發(fā)電的概念提出來已經(jīng)有30年了，但是上述問題制約了高空風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展。高空風(fēng)力發(fā)電有兩種模式：第一種是在空中建造發(fā)電站，在高空發(fā)電，然后通過電纜輸送到地面；第二種在高空建設(shè)傳動設(shè)備，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機械能后直接輸送到地面，再由發(fā)電機將其轉(zhuǎn)換為電能。從理論上講，這兩種方法都行得通，只不過從來沒有對兩項技術(shù)實施過可行性評估。

美國能源部曾經(jīng)有一個高空風(fēng)力發(fā)電項目，規(guī)模非常小，有關(guān)高空風(fēng)力特征的一些數(shù)據(jù)便來自于這個項目。盡管近年來全球日益重視可再生能源開發(fā)，但高空風(fēng)力發(fā)電并未重新啟動，這并不是因為它不好，恰恰相反，正是因為它過于新穎，距離現(xiàn)實有些遙遠(yuǎn)。美國國家可再生能源實驗室發(fā)言人喬治·道格拉斯說：“我們現(xiàn)在很大程度上只盯著那些可以快速商業(yè)化的項目，比如在10年左右可以推向市場的項目。”

美國一家能源公司表示，雖然高空風(fēng)力發(fā)電困難重重，但是紐約市準(zhǔn)備嘗試一下。紐約將采用的是高空風(fēng)力發(fā)電的第一種模式，也就是在高空建立風(fēng)力發(fā)電站。相關(guān)部門準(zhǔn)備購買2～4臺高空風(fēng)能發(fā)電機，安裝在紐約市曼哈頓地區(qū)的高空中，組建成一座小型的高空風(fēng)力發(fā)電站。這些高空風(fēng)力發(fā)電機像一個個大飛艇，可以懸浮在高空中，搜集來自高空的風(fēng)能，驅(qū)動發(fā)電機內(nèi)的渦輪機發(fā)電。當(dāng)然，發(fā)電機還可以根據(jù)風(fēng)向進(jìn)行轉(zhuǎn)向，以便更好地利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。高空風(fēng)力發(fā)電機不需要另外提供動力，它懸浮和轉(zhuǎn)向所需的能量都來自自身所產(chǎn)生的電能。

由于高空風(fēng)力發(fā)電機不需要建設(shè)電網(wǎng)，它在一些偏僻山區(qū)也大有用途。在一些山區(qū)，陽光稀少，不方便利用太陽能發(fā)電，但是高空風(fēng)能總是有的，而且高空發(fā)電可以24小時持續(xù)供應(yīng)電能，不像太陽能發(fā)電那樣需要儲電設(shè)備。因此，高空風(fēng)力發(fā)電比太陽能發(fā)電在未來更能解決電網(wǎng)難以覆蓋地區(qū)的用電問題。