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可再生能源与深空科技两条赛道,近期接连出现国内科创项目取得关键样机验证的消息。

不少海外科研机构还停留在理论推演或者低空试验阶段,国内团队已经把样机推到更高的作业高度,完成多项关键性实机测试。

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这一系列连续落地的技术试验,也让国际同行重新审视国内科创领域的发展速度。

但需要客观看待,大部分成果依旧处于试验验证阶段,距离大规模商业化落地,还有大量工程难题等待解决。

8 月 21 日,在国内西北试验基地,S4000浮空风力发电系统完成完整的放飞发电全流程试验。

一具长度 67 米的大型气囊飞艇升空,稳定抵达海拔 4000 米的高空,顺利开展风力发电作业。

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据公开资料,这是全球范围内,首次在这一高度完成浮空风电的实际运行验证。

很多普通大众并不了解高空风能蕴藏的资源体量,高空的风资源条件和地面完全不在同一层级。

5000 米到 10000 米的高空,风速每提升一倍,风能理论值就能够提升八倍。

有测算显示,仅仅上海浦东上空的高空风能资源,理论上就可以供给全国接近百分之八的用电量。

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高空风能可以看作漂浮在大气层当中储量巨大的清洁能源宝库。

想要把这份高空资源转化为可用电力,现实工程阻碍却非常多。

浮空发电设备需要携带发电单元,还要通过拖拽线缆把电能传回地面,线缆自身重量、高空强风之下设备偏移、整体重量控制,全都是绕不开的技术关卡。

海外很早就布局高空风电赛道,美国相关样机的最高试飞高度仅 297 米,一大批海外创业项目相继启动,后续却接连宣告失败关停,始终没有办法突破重量与线缆带来的技术瓶颈。

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完成S4000这次关键试验的核心人员,是两名出生于 1998 年的青年研发人员顿天瑞与翁翰钶。

为推进项目,邓天瑞变卖婚房,叠加家中 200 万元资金作为创业启动资金。

项目能够取得阶段性成果,离不开国内完备的工业配套体系作为支撑。

团队在电机功率密度上实现优化,同等发电功率条件下,设备重量压缩到传统装备的十几分之一。

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再搭配自研氦气循环系统以及特殊飞艇气动外形设计,设备在复杂风况之下偏移幅度得到有效控制,线缆拖拽长度仅仅为美国同类样机的十分之一,大幅削减线缆带来的负重压力。

时间回溯到今年一月,该项目 S2000型号样机就已经在四川宜宾完成 2000 米高空试飞。

升空的巨型飞艇,还曾经被部分地面民众误判为不明飞行物。

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4000 米试飞只是整个研发路线的中间节点,团队远期目标是冲击 9000 米的高空空域,该高度的理论年发电时长有机会突破 8000 小时。

团队设立产业目标,计划到 2028 年将度电成本压低至 3 分钱,这一数值仅为火电度电成本的十分之一。

当然该目标属于团队规划,想要落地,还需要解决材料、寿命、运维等一系列现实工程问题。

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除高空浮空风电之外,另一项备受关注的试验来自深空通信领域,也就是地月双向高速激光通信试验。

长久以来,我国深空探测主要依靠微波链路完成数据回传,微波通信带宽有限,传输速率偏低,会直接限制深空探测任务的数据获取效率。

据公开资料,过去依靠传统微波链路,月球卫星传回一张八 K 高清影像,完整传输需要消耗四到五分钟。

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而本次地月激光通信试验完成之后,同等量级影像传输时间压缩至 12 秒左右,通信速率相比传统微波实现十倍至一百倍的提升。

地月之间距离大约四十万公里,要把一束激光精准对准高速移动的月球端接收设备,相当于在遥远距离把光线穿入一枚高速运动的针孔,对跟踪、对准技术提出极高要求。

这项技术打通月球高速数据回传的通路,也给后续火星探测、更远距离的太阳系深空探索打下通信技术基础。

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紧随激光通信之后,光动无人机技术同样进入大众视野。

这套方案依靠地面自适应追踪激光器完成远距离能量输送,无人机底部搭载光电转换装置接收激光能量。

在理想气象条件之下,理论上能够实现无人机长时间不间断滞空,做到近乎永不降落。

不过这项技术同样存在客观短板,大气云层、雨雪雾霾都会削弱激光传输效率,现阶段依旧停留在样机验证阶段,还达不到大规模实际部署的条件。

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接连多项前沿技术样机取得试验成功,直观展现国内科创环境之下青年科研团队的创新活力。

但我们需要分清样机试验和商业化大规模应用之间的鸿沟。

浮空风电要面对高空设备维护、气囊材料老化、气象灾害损毁等风险。

激光通信、激光无线供能同样会受到环境条件制约。

试验取得成功,代表技术路线被验证可行,不等于马上就能够大规模投入产业使用。

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海外机构的惊讶,更多来源于短时间内多项前沿试验集中落地,并不代表相关技术已经完全成熟并且实现产业化。

在你看来,高空浮空风电如果未来实现大规模商用,会给国内能源结构带来怎样的改变?评论区可以谈谈你的看法。

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