风筝式高空模拟式发电机示意图
近日,在山东东营举行的2009清洁能源国际高峰论坛上,加州天风有限公司董事长张建军博士介绍了自己研发的高空风电技术,并透露将在广东省建立中国第一个高空风电示范项目。
登陆中国的高空发电
北美东海岸和中国沿海地区是绝佳的高空风力资源区。
据记者了解,最先进的地面风力发电站的风力密度低于1千瓦/平方米。而在纽约上空急流附近,风力密度可达到16千瓦/平方米;中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值超过5千瓦/平方米,而江浙鲁地区上空的高空急流附近的风力密度甚至达到30千瓦/平方米,为世界之最。
中国气象局国家气候中心研究员张秀芝提出,江浙鲁是利用高空风能的绝佳地带。张建军表示,这也是他回到中国应用高空风电技术的原因之一。
张建军出生于广东省梅州市,毕业于中山大学电子系,后在美国获得博士学位,曾在美国几家公司担任技术总监,拥有多项发明专利。2005年,他自立门户,在加州创建了天风公司,发明了一种新型的高空风电技术,称为“天风技术”。这也是一种“风筝”式的高空风电技术。
据他向《科学时报》记者介绍,天风技术的主要原理就是使风筝如滑翔机般借助风力上升,产生的拉力拉动缆绳带动发电机发电;当风筝上升到最大高度后,再通过控制系统调整风筝翅膀的角度,使其利用自身重力下降。之后再上升供电,如此反复。
张建军指出,这种高空风电技术主要有两大技术难点,一是材料,二是控制技术。首先,为了把风筝凭借风力送上天,风筝必须采用超轻材料,同时具备高强度、耐腐蚀的特点。他最终选择的材料直到最近两年才被研发出来。而选用的缆绳虽然比水还轻,却具有很高的强度,完全耐切割。
高空风电的原理虽然简单,但具体的控制技术却异常复杂、精细。通过几年的研究,学电子出身的张建军在控制技术上形成了突破。最终,天风公司在美国自主研制的3套不同功率的样机不仅在台风及暴风雨情形下能正常运转;通过在各种天气条件下的测试,张建军还发现,同国外现有的高空风电技术相比,天风技术更为稳定,并且高低空皆可运行。
张建军表示,同传统风电相比,高空风电投资成本约为常规风电的1/3~1/2,