風(fēng)能是空氣流動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能,是太陽能的一種轉(zhuǎn)化形式,也是現(xiàn)階段人類可以應(yīng)用并在不斷尋求突破的一種可再生清潔能源。大體上來看,風(fēng)能具備儲(chǔ)量大、分布廣兩個(gè)顯著優(yōu)勢(shì),但與之相對(duì)的,風(fēng)能的能量密度很低,并且受限于風(fēng)產(chǎn)生的環(huán)境限制,風(fēng)能的穩(wěn)定性也較低。也正因如此,風(fēng)能的應(yīng)用與一個(gè)特殊的詞語綁定——捕風(fēng)。
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現(xiàn)階段,人類應(yīng)用風(fēng)能的主要方式是風(fēng)車(風(fēng)力渦輪機(jī))發(fā)電,簡(jiǎn)單來說就是通過風(fēng)車將空氣中的動(dòng)能,也就是風(fēng)的流動(dòng),轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,再借由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能。而風(fēng)吹動(dòng)風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)的過程,便是捕風(fēng)的過程。
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正如前文提到的,風(fēng)能的能量密度低,因此,為了有效的運(yùn)用風(fēng)能,風(fēng)車電機(jī)的葉片往往很長(zhǎng),這也就導(dǎo)致了風(fēng)電設(shè)施單體體積就十分巨大,占地面積也不容小覷。而這也間接限制了陸地風(fēng)電廠的建設(shè),約束了風(fēng)電的發(fā)展與普及。
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基于此,各國(guó)都在嘗試發(fā)展特殊的風(fēng)電,例如海上風(fēng)電。而就在最近,一項(xiàng)新的成果讓風(fēng)電站“飛”了起來——5000平方米高空風(fēng)力發(fā)電捕風(fēng)傘在內(nèi)蒙古阿拉善左旗試驗(yàn)場(chǎng)成功開傘,并在完成全部預(yù)定試驗(yàn)內(nèi)容后成功實(shí)現(xiàn)空中收傘。
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捕風(fēng)傘也被稱為做功傘,是高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)捕獲高空風(fēng)能的核心設(shè)備。與傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電不同的一點(diǎn)是,高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)多了“纜繩傳能”的過程。簡(jiǎn)單來說,由于電機(jī)位置設(shè)計(jì)上的區(qū)別,高空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)需要完成“空中捕能—纜繩傳能—地面發(fā)電”三級(jí)能量傳遞,捕風(fēng)傘是空中捕能的部分,而電機(jī)則是地面發(fā)電的部分。這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致了整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)對(duì)于捕風(fēng)傘、纜繩以及電機(jī)都有非常高的要求。
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據(jù)悉,此次5000平方米高空風(fēng)力發(fā)電捕風(fēng)傘的纜繩采用超高分子聚乙烯材料,可承受百噸級(jí)拉力。整個(gè)發(fā)電過程則是通過雙機(jī)組協(xié)同的卷揚(yáng)設(shè)備,將纜繩直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)動(dòng)力,配合萬向滑輪架適應(yīng)風(fēng)向變化,實(shí)現(xiàn)機(jī)械能發(fā)電,單機(jī)功率達(dá)到兆瓦級(jí)。
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值得一提的是該成果具備兩個(gè)重要的意義。首先是證明了利用高空風(fēng)能的可行性。高空風(fēng)能具有風(fēng)速高、風(fēng)向穩(wěn)定、風(fēng)能密度大等優(yōu)勢(shì),蘊(yùn)藏著巨大潛力,近兩年受到了各國(guó)的高度關(guān)注,并且能夠與火電、光伏等發(fā)電場(chǎng)景形成有效互補(bǔ),增強(qiáng)多能源系統(tǒng)的整體韌性。另一方面是證明了我國(guó)在傘梯式陸基高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)上的實(shí)力,并且提供了重要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),能夠?yàn)楦呖诊L(fēng)能傘梯系統(tǒng)的后續(xù)設(shè)計(jì)及升級(jí)優(yōu)化提供關(guān)鍵支撐,助力我國(guó)在核心實(shí)力上的持續(xù)發(fā)展。