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风电新技术:风筝发电的三种方法

放大字体 缩小字体 发布日期:2018-09-04 22:21:09   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:411


  刚性翅膀Vs纤维翅膀

  作为全球开发精密风筝发电原型的“先驱者”之一,罗伯特-克莱顿创办的Wind Lift公司从2005年开始开发风筝发电系统,目前他们正在陆地上使用冲浪风筝进行发电试验。

  实验用的发电系统包括一个90厘米直径的滚筒和一个60千瓦发电机连接,风筝通过绳索拉动滚筒带动发电机发电,然后通过控制线使风筝释放拉力,在这个过程中反过来用电机反转滚筒并再次拉紧风筝。

  现在实验面临的问题是,在再次拉紧过程中,风筝需释放所有拉力或者最好让拉力为负,即让空气把风筝向下推,但风筝只有完全收起翼展才能释放绳索大部分拉力,科研人员因此使用了一种翅膀前面有一条细长空气泡的充气风筝,用来保持翅膀形状。即便如此,翅膀还是过于灵活,再次拉紧时难以控制。

  WindLift的风筝用的是更接近传统风筝的纤维翅膀,而它的部分竞争对手则根据第三种风筝发电的思路,研究使用刚性翅膀,这种设计思路更贵、着陆时更易损坏,但刚性翅膀比纤维翅膀更符合空气动力学,能从风中获得更多能量。

  位于加利福尼亚州的Makani Power公司就是这种思路的“龙头企业”之一。他们制造的大型碳复合材料风筝,配备4台带螺旋桨的发电机。起飞时,发电机作为电动机带动螺旋桨转动,作为风筝上天的动力;起飞后,产生的升力很快能让风筝不需要其他助力飞行,一旦风带来的推力和螺旋桨拉力平衡,发电机就开始发电。

  去年,Makani推出了额定功率30千瓦的风筝发电系统原型。据了解,它的最终目标是在海上部署成型的风筝发电系统,并将生产的电能接入电网。

  “天时地利”优势该怎么用

  在高空风电领域,国外科研机构拥有“先发优势”,占据着“天时地利”优势的中国,前景同样看好。

  据统计,全球各大地面风力发电站的风力密度平均低于1千瓦/平方米,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风力密度均超过5千瓦/平方米,而浙苏鲁地区上空高空急流附近风力密度甚至达到30千瓦/平方米,为世界之最。

  凭借“地利”,近年来国内也有部分企业开始涉足高空风电项目。

  2009年11月,我国首个高空风能发电研发中心“广东高空风能技术有限公司”落户广州,公司计划利用特制大风筝,在几千米至上万米的高空,利用风能和自身重力上下升降,用产生的拉力带动地面发电机发电,公司制定的近期目标是建造2兆瓦产业化样机,建设10兆瓦中高空风能发电示范电站。

  在公司网站上看到,该公司使用的技术叫“伞梯组合风能采集技术”,高空风能发电系统采用模块组合结构,将升力平衡系统和做功系统相互分开、分别控制。目前,公司已研制出国内首台高空风能发电原理样机“天风一号”,整套系统安装在一台经过改装的卡车上,经过数月的发电试验,样机整体性能基本达到设计要求。此外,作为“天风一号”的放大和组合型,“天风二号”系统目前已完成2兆瓦级产业化基本机型整体概念设计。

  然而,据报道,由于目前这一领域在世界范围内缺乏相关标准,再加上该项目离产业化“还有一定距离”,尽管这个高新技术研发中心前景广阔,但想要申请当地政府资金支持却一直很困难。

 
关键词: 风能 风力发电机

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