大多数人对高空风电技术还很陌生。2013年谷歌首次以Google X为名宣布收购空中风力涡轮发电设备公司Makani Power，高空风电技术引起了小范围的公众关注。但就像谷歌眼镜、谷歌Wifi热气球计划一样，科技发烧友认为，高空风电从技术走向商业化还需要很长时间。
各路资本纷纷进军高空风电领域
在产业领域,高空风电仍然是嗷嗷待哺的婴儿。在资本领域,国内外各路资本早就对高空风电项目虎视眈眈,这也从很大的程度上促进了高空风电发电行业发展。从这些企业的技术轨迹上也可以一窥高空风电产业未来的发展方向。目前致力于高空风能发电的欧美知名公司主要有WindLift、Makani Power、Altaeros energies等几家,各家的方案也不尽相同。
1谷歌入股Makani Power
2006年Makani Power获得了谷歌1500万美元的种子资金、美国高级研究计划局300万美元的拨款以及其他私人投资,2008年谷歌公司投资又增加到2000万美元。2013年5月,Makani Power被谷歌公司收购,并入Google X部门。
Makani Power已制造出大型碳复合材料“风筝”,每个“风筝”配备4台带螺旋桨发电机。在起飞前,这些发电机作为电动机带动螺旋桨转动,作为风筝上天的动力。风筝起飞后就能在风中飞行,飞行所产生提升力很快就能使风筝在不需要其他助力下前行。一旦靠风带来的推力能和螺旋桨产生拉力平衡,此时,发电机将开始产生电力。风筝的飞行电脑将引导风筝被绳索牵引沿着弧线飞行,不断围绕地面基站转圈。
不过,上述产品的成本显然还有进一步压缩空间。根据Makani Power自身针对特大功率风筝涡轮发电机的研发,其利用翼状“风筝”收集高海拔风能的试验,已实现的发电成本是使用风力涡轮发电的50%。
2KiteGen高空风筝发电MARS系统
为克服传统风力发电受场地和风向风速因素影响较大等诸多缺点,意大利KiteGen科技公司将目光投向高空风能,并开发出全新的MARS(Magenn AirRotor System)系统。
MARS系统主要由高空的拖曳风筝和地面的发电设备两部分组成。拖曳风筝和地面的风力涡轮机相连,并通过安装在发电设备上的航空感应器来控制风筝旋转的方向和路径,以最大限度带动风力涡轮机旋转并发电。
与传统风力发电相比,MARS系统拥有无可比拟的优势:能从高空获得稳定风能。“风筝”飞行高度越高,所获平均风速就越大,发电效率也就越高,而传统风力涡轮机最高平均高度只有100米左右。
MARS系统不仅发电效率高,占用的空间和面积也非常小。一般来讲,一个发电能力为1000兆瓦的传统风力发电厂所用面积约在250到300平方公里之间,而使用MARS系统的发电厂只需5到6平方公里就可达到同等发电能力。此外,MARS系统每千瓦小时的发电成本约为0.02美元到0.05美元,而石化能源每千瓦小时发电成本在0.05美元到0.09美元,传统风力发电厂成本则为0.15美元。
对于还处于测试阶段的MARS系统,上述优势也许预示着广阔的前景。
3Windlift仍需研发全自动运行系统
Windlift由Robert Creighton于2006年在美国威斯康辛州建立。美国国防部在2009年9月授予Windlift开发产品的合同。该产品是一个具有12Kw功率的移动可再生能源系统。
Windlift目前的系统使用了一个90厘米直径的滚筒和一个60千瓦发电机连接,这个发电机最初用于混合动力汽车。风筝通过拉动绳索转动滚筒带动发电机发电,电能存储到铅酸电池,然后通过控制线使风筝释放拉力。这个过程还会反过来通过电力带动电机,反转滚筒并再次拉紧风筝。
但需要指出的是,Windlift的上述成果仍为半自动运行系统,需要一位操作员手动操作控制杆来飞行机翼。该公司目前正在研发全自动运行系统。
4软银入股Altaeros Energies
Altaeros Energies公司的高空风能发电系统被称为“结合了飞艇与风电涡轮机”(BAT)。该系统由四个部分组成:第一部分为壳,壳由工业纺织物构成,里面充满惰性气体氦气。壳的作用是用来带涡轮机飞上天并让涡轮机在高空保持稳定;第二部分为涡轮机,涡轮机为传统的轻量型的三叶风能涡轮机,涡轮机被垂直固定在壳内;第三部分为缆绳,缆绳本身具有高强度、比重极轻的特性,缆绳与地面工作站相连,用来固定住涡轮,同时缆绳也被用于把电力传送到地面工作站;第四部分为地面工作站,它是移动的,包含自动控制系统和电源调节设备。
BAT工作过程为,充满氦气的壳带着涡轮机飞上天,到风能能量密度足够的高空后固定住,涡轮机开始利用风能发电,通过缆绳把电力传回地面工作站。
2014年12月4日,软银宣布将投资700万美元,支持Altaeros Energies发展高空风力发电。
5中路股份入股广东高空风能
继以3000万元增资入股广东高空风能技术有限公司后,中路股份去年12月发布公告称,拟以人民币4049.15万元受让公司实际控制人陈荣持有的广东高空风能50.005%股权。同时,拟对高空风能增资人民币3000万元,本次交易完成后,公司将持有高空风能58.041%的股权。通过这两次资本运作,中路股份也成为A股市场高空风电的唯一标的。
6华仪电气300万欧元入股意大利KGV
近日，华仪电气发布公告，与意大利高空风电技术公司Kite Gen Venture S.p.A.在意大利都灵签订投资意向书，投资内容包括向意大利KGV公司进行300万欧元的股权投资，以及双方在中国成立合资公司的事项。
KGV高空风电技术具有建造成本低、发电效率高的特点。意大利KGV是全球领先的高空风电技术公司，KGV的高空风电技术是将发电机组安装在地面，用高强度复合材料绳索连接风筝和地面发电机组，将风筝升至600~2000米的高空中，利用风筝在高空风力作用下按8字形摇摆带动地面发电机组的运作。这种技术由于省去了传统低空风电的支架和风机叶片，因此建造成本明显降低，同时由于高空风能密度是低空风能密度的十倍至百倍，高空风电的年利用小时数和风电效率均显著高于传统的低空风电项目。
投资意大利KGV公司，快速切入高空风电领域。根据公告，此次投资意向内容包括两点，一是公司对KGV进行股权投资，投资额拟定为300万欧元;二是公司将与KGV在中国成立合资公司，推广高空风电在中国的应用。在获得投资之后KGV将尽快完成3MW高空风电样机的测试，并协助华仪电气(600290,股吧)在中国建设样机、提供申请许可等相关文件，以尽快在中国取得高空风电项目的政府批准。此次投资有利于公司快速切入高空风电市场，完善公司在风电各领域的布局，符合公司往风电运营领域拓展延伸的战略方向。
