在过去十年中，陆上风能的成本稳步下降。然而，风力发电装置的规模也在稳步增加，虽然更大的涡轮机产生更多的能量，但它们也使获得政府批准和寻找资金、合适的场地和材料变得更加困难。
近日，来自美国怀俄明州的初创公司AirLoom Energy获得了一笔400万美元的融资，以推动其首创的“轨道翼（track and wings）”发电技术。
这套设备在结构上由支架、轨道和翅膀组成。从上图可知，支架长度约25米，轨道在靠近支架顶部的位置，10米长的翅膀安装在轨道上，在风力的作用下沿轨道滑动，通过发电装置发电。轨道的长度从几米到几英里不等，具体取决于所需的规模。
该公司声称，除了在景观中破坏性较小之外，AirLoom风电场的建造成本不到传统风电项目的25%。
据AirLoom Energy公司介绍，这项技术有六大优势：
静态投资低至0.21美元/瓦，是一般风电的四分之一；
平准化度电成本低至0.013美元/千瓦时，是一般风电的三分之一；
形式灵活，可根据需求做成垂直轴或水平轴，陆上和海上均可行；
运输便利，一套2.5MW的设备仅需一辆常规集装箱卡车；
高度很低，不影响远处景观，特别是用于海上时；
材料和结构都很常规，易于制造。
该设计还有一个关键优势是，它比以天际线为主的涡轮机更安静、更低调，这有助于减少对局部干扰和景观破坏的投诉。该系统还具有低成本和模块化的特点，这意味着它可以使用一组标准组件以不同的规模进行部署。
该公司聘请了前谷歌高管Neal Rickner担任首席执行官，这位CEO曾主导开发了“Makani发电风筝”。
AirLoom Energy表示，400万美元的资金将用于研发首台50kW样机，并希望在技术成熟后，最终能将技术应用到百兆瓦级的大型发电项目上。
值得一提的是，这笔融资来自于一家名叫“Breakthrough Energy Ventures”风投机构，该机构的创始人是比尔·盖茨。机构负责人表示，这套系统解决了传统风电基础与塔筒成本高、占地面积大、运输困难等问题，极大降低了成本。
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对转垂直轴风力涡轮发电机
上图是挪威World Wide Wind（简称“WWW”）公司开发的新一代海上风力发电机，全名叫做“对转垂直轴风力涡轮发电机”。与传统的海上风力发电机相比，这种新型设备采用了浮动设计，不用像传统的风力机组一排排的矗立在近海，从而能在更深的海域工作。据该公司预测，这种新型的设计可以将海上风力发电效率提高一倍，而且大大降低运行成本。
和传统的发电设备相比，WWW公司的这款产品核心在于独特的垂直轴叶片设计，这种设计不只是外观上的创新，更重要的是，它极大提升了捕风效率。这种垂直轴设计使得涡轮机能够从各个方向接收风力，从而有效提高在多变风向条件下的能源转换效率。
而且与传统的固定在海床上的涡轮机不同，这些涡轮机浮在水面上，并通过缆绳与海床相连。这种技术虽然不新，却能在更深的水域工作。因为越是在深海区，风力越是充足，并且这种设计可以减少对海景的影响。
更为突出的是其“对转涡轮”机构。这种设计在同一轴上增加了一个反方向旋转的涡轮机，不仅有效地解决了垂直轴涡轮机常见的扭矩问题，而且通过增加旋转速度，实现了能效的翻倍。这种对转设计的引入，不仅提高了在低风速条件下的发电效率，还使得风电场中的涡轮机可以更紧凑地排列。
根据该公司的预测，这种新型设备的间距只有传统设备的50%，相当于同样面积的海域可以投放更多的发电机组，这进一步提升了整个风电场的能量产出。
我国首创伞梯高空风能发电，“风筝发电”的单机容量已达2.4MW
高空风能发电是一项充分利用高空风资源的创新型技术，采用独有的设备组合完成对高空风能的捕获吸收，将捕获的风能转换成机械能，带动发电机组旋转实现持续稳定发电。高空风能的高度一般在500-10000米之间。相比低空风能，高空风能具有储量丰富、风速高、风向稳定等优势。
随着与地面距离的増加，和地面摩擦的减少，高空风速将逐渐加大，而风能与风速的立方成正比，即使高空中空气密度有所降低，但其蕴含的能量仍比地面大许多倍。相关研究表明，我国6000米高空的风能密度均值，是地表风能密度20倍以上，高空中所蕴含的风能超过目前人类社会能源总需求的一百多倍。
上表展示了各种发电方式的输出功率比较：现有的风筝“天帆”(80千瓦，可以为60户家庭供电); 风力涡轮机(2.75兆瓦，供电2160家庭); 预计下一代风筝(3.5兆瓦，供电2800家庭); 小型核反应堆(582兆瓦，供电465600家庭)。
高空风能发电有哪些类型？
按照风能捕获，与机电能量转化方式的不同，高空发电技术可分为空基高空风力发电和陆基高空风力发电。
空基高空风力发电，将发电机悬于空中，空中飞行，空中发电。空基高空风电是把轻型风力发电机搭载在飞行器上，放飞到高空中，通过特定的操作方式，使飞行器在风和缆绳的共同作用下，沿一定的轨迹循环飞行，飞行过程中气流带动发电机发电，然后通过缆绳把电能传送回地面。
陆基高空风力发电，将发电机置于地面，空中飞行，地面发电。陆基高空风电是把飞行器系在缆绳上，像“风筝”一样放飞到高空，飞行器在风力作用下带动缆绳往复牵引地面发电机转盘旋转产生电能。
我国关于高空风力发电技术的研究起步较晚，目前我国首创的高空风能发电项目采用的是陆基伞梯组合型高空风能发电。有别于低空风电的“塔筒+机舱+叶片”的“大风车”模式。
伞梯高空风能发电的原理就像是“收放风筝”。通过“伞组”的上下循环往复运动实现发电。
伞梯高空风能发电系统主要由空中设备及地面设备构成。空中设备主要由氦气球、平衡伞做功伞、缆绳、驱动器、空地通讯系统等部分组成。
地面设备主要由储缆容绳绞车、张紧装置、主卷扬机以及控制系统等部分组成。其中，绞车系统是地面的核心设备。运转中绞车绳速高达50—60公里/小时，接近运行中的汽车速度。
运行过程
“伞组”通过氦气球提供初始升力，上升到一定高度后，打开做功伞，在500米以上高空采集捕获风能，对主缆绳产生巨大拉力，将风能转换成机械能，主缆绳同时拖动地面发电机组发电，将机械能转化为电能。
工程应用
目前在安徽，绩溪高空风能发电科研项目正处于紧张的测试放飞阶段。该项目总装机容量2×2.4兆瓦，运行高度500—3000米，是对高空风资源规模化开发利用的大胆探索，也是对高空风能发电技术的首次工程化应用。
来源：airloomenergy、能源荟、中国能建安徽院
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