半岛体育app如果不想看完整的回答，不严谨地讲，高空风力发电基本设想是利用高空的风来发电，而不是像传统的风力发电机（

　　）架设在地面或近海的杆塔上，依靠叶片旋转发电。已经在探讨高空风力发电的方式包括：

　　把本身不发电的轻量级飞行器（例如风筝、滑翔伞、小飞机等）系在缰绳上像放风筝一样放飞到高空，利用飞行器对缰绳的拖拽，带动地面的机械装置转动从而发电。

　　把轻型风力发电机搭载在轻量级飞行器上（例如小飞机等）放飞到高空，边飞行边发电，然后通过带金属芯的缰绳把电能传送回地面。此类型下，还有一种方案是，像热气球一样空中静态停留，并搭载发电机发电。

　　（下面某些链接可能需要能够访问Google, Youtube, Vimeo等网站才能查阅）

　　简单讲，随着高度增加，平均风速会增加，而风能储量以近三次方的速度增加。高空的风能储量更丰富，更稳定，高空蕴含风能之大是目前近地面的高度无法比拟的，见图：

　　很明显，在北温带和南温带的高空，风能密度很高（深红色），而这些地区恰好是经济发达、人口众多、用电需求大的地区。

　　不同于基于地面的或者海上的风力发电技术，目前的高空风力发电并没有统一工程定式，见下图。

　　运行模式方面，有主张 Ground Base Generation（空中飞行带动地面发电）的，也有主张 Airborne Generation（空中飞行并发电然后传送回地面）的。运行高度方面，有的设计飞行在接近地表的大气边界层，有的则飞行在更高的对流层里。

　　当然，如果从飞行器的软硬和飞行速度高低的视角进行分类，则会得到如下结论：

　　高空风力发电尚未形成统一的设计模式，所以这里只能简单列举几个典型例子，在高度、设备的体量、功率等方面与传统风力发电作比较。

　　以Makani的设计方案为例，这里可以看到 Makani 的设计方案和传统风力发电机在高度方面的比较。左边是传统风力发电机高度，右边是Makani搭载发电机的飞行器的飞行轨迹高度。

　　发电功率上，X轴是给定风速，橙色是Makani的发电功率，蓝色是传统风机的发电功率。

　　需要注意的是，图片复制自Makani官网，图中蓝色部分并不完全准确反映传统风力发电机的发电能力。关于传统风力发电机的输出功率，想要了解更多，请移步

　　同样的，设备的体量上，目前传统风力发电机，杆塔高度达到150m或更高，传统发电机以 Vestas V105-3.3 MW为例，叶片长度达到50-55m，更多参数请查阅

　　的介绍。而Makani的飞行器尺寸，翼展26m，机身长度8m，体量相对较小。

　　设备体量小而轻意味着相对较低的制造难度，也大幅降低了假设巨大杆塔的成本，同时，利用高空风能的发电效率较高。

　　工程应用上的挑战包括，飞行器的控制，耐用的缰绳的设计制造，风雨雷暴等极端天气下设备的安全和运行的稳定，缰绳输电的损耗，高空低温环境下设备的运行能力、寿命、和飞行器（包括缰绳）的除冰能力等等，最后，还有连入现行电网时对电网稳定性的影响等等。

　　而各公司都不常提及的一点，是两台设备的最低间隔距离（以防缰绳缠绕打结），即：想要放飞得越高，缰绳越长，需要的设备间隔距离越远，因而建造起来的占地面积则需要更大。这个间隔距离怎样界定，间距多少是合情合理，开发商们往往语焉不详。

　　商业化方面的挑战包括，建造成本，相对困难的维修和维护带来的成本，相对传统清洁能源是否有价格优势。在没有大型投资和政府支持的条件下，高空风力发电进行商业化或者进行大型建设都有难度，或需要漫长等待。

　　环境方面的限制包括，大量飞行器带来的视觉干扰，造成地面或海面不断移动的阴影，噪音，以及对鸟类飞行的干扰。

　　行业限制包括，来自航空方面的管制（对航空器造成的干扰），高空风力发电与传统电网对接联网的规格要求尚未明确。

　　从政府的角度，目前高空风力发电也没有成形的行业规范。最简单的问题，例如：对于飞行在1km高度左右的高空风力发电设备而言，是定义为建筑物，还是高空障碍物，还是飞行器，还是有新的类别？

　　安全方面，飞行器一旦坠毁是否有可能造成人员伤亡或财产损失，如何控制，如何规避，相应的商业保险与理赔环节如何构建等等都是崭新课题。

　　风险方面，全球气候变化对高空风能储量的影响尚未明确。各国政府是否有意愿对商用或民用的发电机构开放使用500m以上的空域仍然存疑。

　　总而言之，目前的适用领域是偏远的，小型的，分散的，对可靠性要求不高的用电市场。目前的发展程度尚不适用大规模的对稳定性和可靠性要求较高的用电市场。

　　说到高空风能，就不能不提更高空的太阳能。在1970年代，也有人设想过类似的，以近地轨道的卫星为基础来收集太阳能发电：

　　（基于卫星的太阳能发电）。如果阁下愿意花时间在网络上搜索挖掘 NASA 的公开文件，会看到为数不少的学术论文和理论推演。

　　甚至卫星太阳能发电背后的动机和今天的高空风力发电也是相似的：因为就太阳能而言，宇宙空间中蕴藏的太阳能更多，日照更强烈更稳定，没有昼夜停顿，也不受气候和天气因素的干扰。

　　但是可想而知，以人类科学技术的水平，这种想法要面对工程技术上的巨大困难，以微波或激光向地面远距离传输电能所发生的损耗，以及造价的高昂，维修维护的困难，潜在带来大量空间垃圾等等这些问题，让这个设想终于搁浅。

　　与传统的地面或者海上风质量比较，高空发电的优势是气流稳定，风速高，风质量高。

　　传统的风力发电大体上模糊地可分为永磁同步和双馈异步。双馈异步技术较成熟，永磁同步在国内以金风公司为代表发展也很快。 按照技术层面来讲，高空发电应该是会用永磁技术 。

　　高空风力发电首先面临的是载重问题，大输出功率需要大发电组件，但显然高空风筝载重不会很大，所以它的功率也不会很大。第二，地面和海上风机有偏航和变浆系统，能够对准风向吸收最佳风速，但是高空风筝稳定性太差，无法最大限度吸收风能，导致输出能力低下且不稳定。

　　非要说优点的话，高空发电省去了费用高昂的前期工程费，包括开山道，打地基，立风塔，装风机等等，风电成本大大减小。

　　我个人想不出高空发电其他的优点了，不知道流动性强算不算，按理说风机发出的垃圾电仍需要加工，除非地上风场能配合移动，否则移动性没意义。

　　现在地面和海上风力发电的维护量已经很大，维护和修理的时候爬爬风机能搞定，高空发电要是修一次成本估计有会很大。

　　如果风速有湍流，在高空300米的发电风筝的运动直径就是600米，也就是说这个圆内不能有其他风筝的路径，那么一个规模可佳的风场占地有点大。

　　一种用浮空器（其实也是一种风筝）来承载叶片和电机的方案，目前还在开发阶段。功率目测很小，估计只是在能源供应不上时，替代野外使用的移动发电机组方案。

　　这个问题也关注过，可能是适合那些地面风速不大的地区？没有定量计算的话，很难有结论，直观上感觉不太可行。你看地面风力发电需要多大的叶片，把这样的东西搬到空中就难以想象。

　　高空风速肯定是会大一些，但是也有问题，采用什么样的方式？谷歌的Xwing那种无人机的小螺旋桨能够转多块？产生多大电量？高度越高，空气的密度就越小，同等风速下能量就越小，但是高度越高，那根系缆越长，重量就越大，所以系留这种方式的高度是有极限的。

　　据我所知，系留气球升空高度最高的是美国的Jlens系统，用于巡航导弹预警，最大升空高度可以达到4600米，但是这个体积非常庞大，长度达到71米，有效载荷能力3.175吨。当然这个不是用来发电的，但是它的载重能力可以作为参考，应该说这样的系统已经过于庞大了，用来发电成本太高了吧。

　　而且这个东西放到高空，它就是个飞行器，会对民航产生影响的，飞个无人机都需要申请空域，何况这东西需要长期空中驻留，所以，我觉得不靠谱。