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科技洞察 丨 深入科技行业最前沿 近日，全球风电巨头美国GE的风力发电机即将完成吊装的新闻再次引起业内关注。该机型将于今年夏天在荷兰鹿特丹完成吊装，进行测试。它的年发电量高达6700万度，可供1.6万户家庭使用。 该机型所用的塔筒法兰正是由中国的伊莱特能源装备股份有限公司提供。 作为目前世界上功率最大的巨无霸风机，根据WindPowerOffshore的数据，GE 12MW风机海平面以上的顶端高度高达260米。 GE 12MW风机与世界建筑对比 我们都知道，风力资源具有很高的开发和利用价值。比如近日，我们从山东省能源局获悉，从今年开始，山东将加快推进分散式风电发展，促进能源结构调整优化，使山东从风力资源大省向风能利用大省转变。根据初步测算，山东风能资源可开发规模超过3000万千瓦，具备较大的开发利用价值。 这么大的风能资源怎么利用呢？那就需要前沿的风力发电技术。 传统的风力发电机存在着一定的局限性。今天为你分享的是另一种利用风能的创新技术——风筝发电。 Google母公司Alphabet所收购的公司Makani 在不久前的刚刚做了大胆的尝试——“海上风筝发电”。此举无疑让发电风筝的翅膀闪动起来，更为海上风电带来了一种全新的视角和可能性。 谷歌Makani Energy Kite鸟瞰图 “如果有一天当你抬起头，看到世界上空飞舞着各种美丽的彩色风筝，并且能够产生能源。这将是一件多么有意义和启发性的事儿。” ——谷歌创始人拉里·佩奇（Larry Page） ▏什么是风筝发电？ 上世纪80年代，美国科学家劳埃德提出了“风筝发电”的概念，其内涵包括四个要点：气流、风筝、绳索、卷扬机。 风筝风力发电机的工作原理其实很简单：即风筝在风力的作用下，带动固定在地面的旋转木马式的转盘，转盘在磁场中旋转而产生电能。对于每个风筝而言，转盘都会放开一对高阻电缆，用以控制方向和角度。 ▏为什么要用风筝发电？ 在新能源发电中，风力发电的方式比较单一。为获得更大的风机功率，获取更大的风能，风机的安装位置不得不越走越高。刚才我们提到的GE风力发电机，已经达到了旧金山的260米Transamerica大楼那么高，这无疑带来了更高的建设和运营成本。 来自风筝牵引的大胆尝试，似乎恰到好处的突破了思想和现实的桅杆，让技术一跃冲天。 不过，这种风筝并非是我们在公园中常见的那种类型，而是类似风筝牵引冲浪的形式。这种空中冲浪以重量轻、抵抗力超强的特点，能够升到2000米的高空。 风筝风力发电机的核心在于通过风筝的旋转运动，旋转激活产生电流的大型交流发电机。 如果风筝发电配套无人机，可以预见的是，通过无人机的自动驾驶仪控制系统输出的最优化飞行模式将为实现发电的最大效率提供有力的支持和保障。比如，如果迎面冲来直升机或小型飞机，甚至一只鸟，雷达系统能够在几秒钟内重新调整风筝飞行方向。 不能发电的无人机不是好风筝 刚刚提到的Makani 公司则采用了这种方式，通过一架翼展26米的无人机将发电机升空，而用于起飞和降落的螺旋桨，则来自于飞行器的8个转子。他们处于某一高度就化身微型涡轮机。他们产生的电力（满负荷为600千瓦）则通过一条半公里的电力线送到地面。 Makani 的原型已经在夏威夷进行了测试，预计今年下半年将在挪威海岸的石油平台进行进一步测试。 Makani电力公司在2013年被Alphabe收购后，装入其神秘的Google X子公司。为了更好的实现商业化，在2019年2月13日，Makani电力公司再次从Google X分拆出来，以独立公司的身份与油气巨头壳牌合作开展近海风电项目。 ▏SkySails的风筝发电引领产业前沿 与Makani公司不同，德国公司SkySails的风筝则是一个长方形降落伞状结构，被附着在一条800米长的绳子上，绳子盘绕在一个安装了中心轴的水平滚筒上，发电机就固定在中心轴上。 SkySails的风筝如同供休闲娱乐的风筝一样被发射到空中，被风拉起时，系绳展开，旋转滚筒，通过被设计固定的八字形状即时获得一个恒定的最佳速度，为发动机提供动力。 SkySails风筝牵引系统将于明年上市销售。一个发电单位将产生200kw的发电功率，足够支撑100个家庭的日常生活用电。而每千瓦的成本约1700美元，相当于同等装机容量的传统涡轮发电机的一半。 SkySails风筝牵引系统 作为自动牵引风筝系统的市场和技术领导者，SkySails是世界上第一家成功将牵引风筝技术发展成工业应用的公司。于2001年创立。拥有强大的投资者和战略合作伙伴。基于公司的技术平台细分四个运营业务部门。除开发和销售高空风力发电系统部门，还有专注于靠风筝牵引驱动船舶、大型游船和超级游艇的落地项目开展。 而专注于风筝牵引发电的荷兰公司Kitepower提出了与SkySails类似的设计安排，尽管规模小也计划明年进入市场。瑞士公司TwingTec，将展翼拓至5.5米，且也预计10月开始为瑞士公司提供电力。 瑞士公司TwingTec的风筝发电系统 无论如何，风筝牵引技术带来的高空风力发电无疑会带来全新的认知冲击。在一个寻求替代化石燃料发电的世界中，这可能将成为一种能够大规模普及的发电技术。  你觉得可再生能源领域还有哪些新机会？你觉得未来，对于传统化石与可再生能源两者来说，发展关系怎么样呢？ 欢迎在留言区分享你的观点。 参考来源： 1.An innovative approach to making electricity from the wind, the Economist, June 6th, 2019 2. 高金波，《智能社会》，中信出版社, 2016. |
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