你敢信吗?发电站都干到四千米高空去了?就在今年8月,西北一座试验基地里,一个67米长的巨型飞艇慢悠悠飘上天,稳稳停在四千米海拔,顺顺利利发出了电,全流程一次跑通。这可是全球头一回,把兆瓦级浮空风电系统送上四千米高空并网,欧美折腾几十年都没摸到这个门槛。

打开网易新闻 查看精彩图片

要说打高空风电主意的,不止咱们国家。欧美早在上世纪七十年代就提出了这个概念,美国有个团队走浮空路线,最高也就试验到三百米上下,输出才三十千瓦,顶多够偏远小村用用。谷歌曾经当亲儿子养的风筝路线项目,烧了十几年、砸进去上亿美元,最后母公司直接官宣关停了。德国现在还在守着风筝路线,作业高度也就几百米,一直没突破。

地面上装风机,风真的不够用。空气被山、楼房、树木一路挡住,风又急又乱,风机塔筒再高也就一两百米,能用上的优质风少得可怜。四千米高空完全不一样,那里的风又大又稳,按物理规律来说,风速翻一倍,能发出来的电量直接翻八倍,这么大的诱惑,谁看了不动心。

咱们这次直接干到四千米,还把升空、驻空、发电、回收全流程都走通验收了。这真不是进度快慢的问题,是路线选择和工程能力差着好几个量级。行业里分三档标准,概念仿真、小规模试验、全流程工程验证,三档的含金量天差地别。咱们这次直接摸到了最高一档。

打开网易新闻 查看精彩图片

这个大家伙长67米、宽40米、高23米,靠氦气托着悬在四千米高空,设计寿命就有二十年,还能直接对接现有电网。S4000最大升空海拔四千米,能覆盖国内大部分地区,输出电压覆盖十千伏到三十五千伏。现在高空风电都写进《可再生能源发展"十五五"规划》了,根本不是那种只停在纸面上的圈钱概念。

更让人惊讶的是,干成这件事的团队,平均年龄还不到32岁。两个领头的都是1998年出生,一个是中国传媒大学导演系,一个是中科大通信工程博士,一文一理,一个负责冲想法,一个负责落地技术。一开始凑启动资金,还是领头的小伙子把家里准备买婚房的钱拿出来,才凑够两百万。第一代样机直接把钱烧光,还发生过爆炸,换一般人早就散伙跑路了。

这帮人愣是没放弃,从S0到S500,再到S2000、S4000,一代一代慢慢磨。今年1月,S2000就在四川宜宾完成了2000米并网发电,才过去七个月,直接翻倍冲上了四千米。这事真不是两个年轻人靠热血就能干成的,领头的自己接受采访时也说,这套系统能成,全靠整个中国工业体系给托着。

打开网易新闻 查看精彩图片

空囊体的蒙皮材料,是专业材料科研院所提供。高空姿态控制,吃的是中科院空天院和清华大学的技术底子。用来把电送回地面的千米级系留缆,背后是国内成熟的专业厂家。民间团队负责冲在前头试错,高校院所输出底层技术,全产业链供应零件,政策规划指明方向,配合得刚刚好。

总装放在湖南岳阳,从零件到整机,依托的都是国内现成的制造业底子。搁以前,搞前沿能源项目,都是大院大所立项、国家队进场。现在反过来了,创业公司先干出原型,科研资源跟着往上补,民间敢闯,国家托底,效率真的不一样。

高空风电的优势真的很明显,四千米高空的风速比地面稳得多也大得多,能量跟着风速的三次方上涨,同一台设备,高空榨出的电量根本不是一个量级。它不需要几千吨钢材水泥打地基,一块平地加根缆绳就能开工,地面风电拓展不进去的高原、荒漠、海岛,它反而玩得转。

打开网易新闻 查看精彩图片

很多偏远地区现在还靠柴油发电机供电,又吵又费油,换上这套设备,理论上能替代不少柴油机。它出力连续稳定,跟火电核电一样能随时顶上,未来还能当基荷电源的补充,应用场景真的挺广。

试验成功,不代表马上就能大规模铺开,现在还有不少问题待解决。高空碰到雷暴、结冰、风切变,天气不对就得赶紧降下来避险,供电就会中断。几千米长的系留缆,长期被拉扯、受紫外线照射、挨低温,现在还是全系统最脆弱的环节。巨型飞艇悬在几千米高空,拖着长缆,怎么避让民航航线,全球到现在都没有一套成熟的空域管理规范。

加上现在还在样机阶段,造价不低,氦气还要定期补充,偏远地区运维成本也高。行业普遍判断,眼下高空风电最大的市场,就是电网到不了的孤岛、矿区、高原,指望短期就取代陆上、海上风电,还不太现实。咱们这次拿到的是工程可行性的领先点位,这个身位很重要,但也不是全链条都绝对领先,欧美不少团队还在往前冲,美国现在也重新开始布局这条赛道了。

打开网易新闻 查看精彩图片

这阵子咱们国家前沿技术扎堆出成果,不止这个高空风电。8月底,中科院空间应用工程与技术中心联合多家单位,依托卫星打通了40万公里地月双向激光通信,下行速率每秒100兆,原来传一张8K月面图要四五分钟,现在压缩到12秒就能搞定。西工大的团队搞出光动无人机,用地面激光远程给无人机供电,理论上能实现无限续航。三个成果分别出自创业公司、国家队、高校实验室,不同主体一起发力,今年都拿出了硬成果。

打开网易新闻 查看精彩图片

一次漂亮的试验,只是接力赛的第一棒。S4000把高空风电从论文里拽进了现实,已经甩开全球同行一大截。现在飞艇路线和风筝路线还在天上比试着,谁先跑通商业化赚钱这最后一公里,才是真的分高下。全球同行都盯着呢,风没停,戏才刚开场。

参考资料:

央视新闻客户端:S4000浮空风力发电系统完成全流程放飞验证

新华网:临一云川S4000完成高海拔放飞验证 高空风电加速迈入工程化新阶段

人民网湖南频道:追风的人——两名"98后"与全球首座4000米"云端电站"的故事