高空风能的优势
风能与风速的立方成正比(p = 0.5ρv^3;,ρ-空气密度,v-风速)——风速增加1倍,风能增加8倍(标准空气密度为1.225kg/m,6000米高空中的空气密度约0.644 kg/m,仅减少1倍左右),因此高空风能可高出地面上的数倍、十数倍、数十倍乃至成百上千倍。
高空风常年不息而且风力稳定,在近地面数公里以内,离地面越高风力越大越稳定。因此,采集高空风能发电可以获得高稳定性、低发电成本的风电,这是高空风电的显著特点之一,也是高空风电相比常规风电的最显著优势之一。
由于地面塔架式风电近几年面临消纳困难、弃风率高的困景,使人们认识到高空风能的一个重大优点是可以在用电城市效区建造高空风力发电站,使输配电距离很近;另一方面中国高空风能最丰富的地区江浙鲁地区,正好是中国电力负荷最高的地区,可以就近消纳。高空风能的这一特点破解了风力发电在电力消费中的占比越来越高所带来的问题。
高空风行地面发电的高空风力发电机,理论上单机发电量可以与火电机组相媲美,而受制于风机叶片材料和塔架强度,塔架风电的单机最大容量从目前看基本不可能大于20MW。而高空风力发电是基于风筝飞行和多风筝串联,理论上可以像火车一样,挂载多达数百节车厢从而在单风筝功率不大的情况下,获得非常大的轴功率,从而降低成本。