高空风能发电 挑战“能源不可能三角”

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■文兴

4月22日，国家能源局发布《2021年能源工作指导意见》（下称：《指导意见》），内容涉及风电、光伏、核电、天然气、新型储能等多个重要领域。《指导意见》对确保能源安全、落实碳达峰、碳中和目标，实现绿色低碳转型发展任务有十分重要的作用，也将对能源开发领域的企业，特别是相关上市公司有重要指导意义。由于2021年是“十四五”开局之年，做好2021年的能源布局调整，对实现“3060”目标和能源高质量发展有深刻的推进作用。

《指导意见》研究出台关于促进新时代新能源高质量发展的若干政策，提出：2021年风电、光伏发电量占全社会用电量的比重达到11%左右。扎实推进主要流域水电站规划建设，按期建成投产白鹤滩水电站首批机组。在确保安全的前提下积极有序发展核电。

2021年是“十四五”开局之年，中国的新能源产业迎来了前所未有的发展空间。中央高层定下了中国二氧化碳排放2030年前达到峰值、2060年前实现碳中和，以及2030年非化石能源占一次能源消费比重达到25%，风电、太阳能发电装机达到12亿千瓦以上的新目标。

在4月22日“世界地球日”之际，又迎来全球领导人气候峰会。对中国而言，改变以煤炭为主的高碳能源、电力结构，转向清洁能源为主的低碳能源结构，是大势所趋和必由之路。而在高空风能发电领域，中国的技术和中国企业再度走在世界前列。要知道，离开人们记忆很远的“缺电”现象又开始出现了。2020年冬季，个别省份重新出现限电情况。限电最为严重的湖南，可再生能源比例也位居国内前列，这是能源绿色转型面临的典型困难。随着经济增长，“缺电”现象还将持续，可以预计，限电措施今年还会在部分地区出现。

经济学中，有一个著名的蒙代尔不可能三角原理。这个原理是这样描述的：一个国家不能同时维持固定汇率，独立的货币政策和资本自由兑换。笔者发现，能源应用领域中也有一个广为流传的“能源不可能三角”原理，即很难同时确保“既有能源用、又没有污染、价格还便宜”。体制机制改革背后，是决策者对能源三角优先级的考量，碳达峰、碳中和已是国家承诺，能源安全也没有退步余地，能源价格势必面临更多的变量。

的确，如果我们用常规的思路和方法看当下电源结构的有效利用时间，就能承认这个能源不可能三角形原理，即无污染、有效利用和低价格。全年共有8760小时，核能发电全年可发电时间超过7000小时，火力发电超过4500小时，水力发电超过3800小时，而光伏与风电很难超过2500小时,保证电力供应平稳充足是一个现实存在的问题。

可喜的是，高空风能发电可解决能源不可能三角形原理。研究表明：高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的一百多倍。高空风速大，高空风能密度通常是地表风能密度的几十到几百倍，中国高空风能资源储量是世界最丰富的国家之一。

上市公司中路股份下属广东高空风能公司于2010年4月研制出国内首台100KW高空风电系统样机，历经自主创新，踏实探索，研发出一条独具特色的伞梯组合型高空风能发电技术。利用风力带动伞梯上升、关闭伞梯下降，把上下的机械能传导到地面转换为旋转能，再带动地面发电机，实现无污染大功率高稳定以及低投入的绿色发电。

2012年12月，中路股份在安徽芜湖成立芜湖天风新能源科技有限公司，2015年完成2.5兆瓦高空风能发电试验电站建设。同期，公司在芜湖建立了伞梯试验研发中心和生产测试基地，配有生产加工工具、检测及试验设备。公司负责天风技术部分产品的生产及整个系统的现场放飞、运行测试。实际测试单绳功率超过600千瓦，功率输出稳定，成为全球首台实用性大功率高空风能发电系统。

中路股份的高空风能发电技术为自主创新的国际领先技术，解决了高空风能采集的稳定性难题和系统空中部分控制的技术瓶颈，具有自主知识产权。首先是零污染来自天空的风力。高空风能发电输出稳定，功率可主动双向调节，发电成本低。年发电时间可达5000小时，超过目前风电的一倍以上。发电功率大。高空风能发电系统采用模块组合结构，可分散采集风能，集中发电，单机功率可达50兆瓦。系统空中部分的运行高度可根据需求优化，保证发电输出稳定、可靠性高，实现功率双向主动调节，从而满足了“三性”：一是得到的广泛性，二是来源于绿色能源，三是利用的经济性。只有符合这“三性”才是新型电力系统所需要的项目。

据报道，3月13日，中国能建党委书记、董事长宋海良一行赴安徽芜湖，调研中路芜湖高空风能试验电站以及伞梯试验研发中心、生产测试基地，并与中路股份围绕高空风能发电技术发展应用和互利合作进行了深入交流。能源央企对高空风能发电机组的考察，让这个正在产业化的技术历史性地再度展现在我们眼前。

笔者希望“3060”目标达成之前，中国高空风能发电技术不仅助推能源转型，也为人类利用高空风能发电造福世界。

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