工控摘要：眼下，各國科研人員正在努力賦予風箏一項新的功能——讓它成為高空風力發電平臺。
　　
　　在可預見的未來，“風電風箏”將會飛入高空，將那里更強勁、更穩定的風能“捕獲”回來。
　　
　　三種用風箏發電的方法
　　
　　根據記載，雖然早在十九世紀初就有人用大型風箏來拉小火車，但直到1980年左右，才有人著手研究風箏發電的可能性。
　　
　　開創這一領域理論研究的研究人員叫*-勞埃德，他在加利福尼亞州的勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室里計算出，相比于懸在空中某一點，風箏在風中來回飛動能產生更大的能量，如果翼展能達到洛克希德C-5運輸機機翼大小（68米長），理論上從每秒10米的風力中就能獲得兆瓦級的能量，這已能與當今大型地面風力發電機相提并論。
　　
　　勞埃德提出兩種風箏發電的方式：一是在風箏機翼上安裝類似螺旋槳的渦輪機葉片，空氣帶動葉片旋轉產生電能，然后通過導電的繩索將電能傳送到地面，這種技術如今被昵稱作“飛翔的發電機”;另一種方案是通過空中的風箏施加給控制繩索的力，帶動地面設備發電。
　　
　　此外，后來還有人提出，渦輪葉片既作為能量收集裝置，同時也是風箏的動力裝置。
　　
　　與高塔、風車式樣的傳統風力發電機相比，這種“箏載”高空風力發電系統自有其優勢：這種帶繩索的飛行器能到達更高的空中，那里的風能更加強勁穩定。此外，因為不用建高塔支撐巨大的旋轉葉片，這就大幅度削減了建設成本和安裝時間。
　　
　　當然，與傳統風電設備相比，尚處于實驗室階段的風箏發電系統還有很多難題要克服。譬如，在這種系統中，風箏作為風能采集器將高空風能轉化為機械能，同時也是保持系統穩定的平衡器，但平衡運動與做功運動相互耦合、相互影響，很難設計出平衡與做功的*控制模式，系統復雜，持續性和穩定性難以保障。另外還要考慮安全問題，碰到雷雨天氣，電站容易被“順繩索而下”的雷電擊毀。
　　
　　剛性翅膀Vs纖維翅膀
　　
　　作為開發精密風箏發電原型的“者”之一，羅伯特-克萊頓創辦的WindLift公司從2005年開始開發風箏發電系統，目前他們正在陸地上使用沖浪風箏進行發電試驗。
　　
　　實驗用的發電系統包括一個90厘米直徑的滾筒和一個60千瓦發電機連接，風箏通過繩索拉動滾筒帶動發電機發電，然后通過控制線使風箏釋放拉力，在這個過程中反過來用電機反轉滾筒并再次拉緊風箏。
　　
　　現在實驗面臨的問題是，在再次拉緊過程中，風箏需釋放所有拉力或者讓拉力為負，即讓空氣把風箏向下推，但風箏只有*收起翼展才能釋放繩索大部分拉力，科研人員因此使用了一種翅膀前面有一條細長空氣泡的充氣風箏，用來保持翅膀形狀。即便如此，翅膀還是過于靈活，再次拉緊時難以控制。
　　
　　WindLift的風箏用的是更接近傳統風箏的纖維翅膀，而它的部分競爭對手則根據第三種風箏發電的思路，研究使用剛性翅膀，這種設計思路更貴、著陸時更易損壞，但剛性翅膀比纖維翅膀更符合空氣動力學，能從風中獲得更多能量。
　　
　　位于加利福尼亞州的MakaniPower公司就是這種思路的“”之一。他們制造的大型碳復合材料風箏，配備4臺帶螺旋槳的發電機。起飛時，發電機作為電動機帶動螺旋槳轉動，作為風箏上天的動力;起飛后，產生的升力很快能讓風箏不需要其他助力飛行，一旦風帶來的推力和螺旋槳拉力平衡，發電機就開始發電。
　　
　　去年，Makani推出了額定功率30千瓦的風箏發電系統原型。據了解，它的zui終目標是在海上部署成型的風箏發電系統，并將生產的電能接入電網。
　　
　　“天時地利”優勢該怎么用
　　
　　在高空風電領域，國外科研機構擁有“先發優勢”，占據著“天時地利”優勢的中國，前景同樣看好。
　　
　　據統計，各大地面風力發電站的風力密度平均低于1千瓦/平方米，紐約上空急流附近風力密度可達到16千瓦/平方米，中國陸地上空萬米高空處大部分地區風力密度均超過5千瓦/平方米，而浙蘇魯地區上空高空急流附近風力密度甚至達到30千瓦/平方米，為世界之zui。
　　
　　憑借“地利”，近年來國內也有部分企業開始涉足高空風電項目。
　　
　　2009年11月，我國*高空風能發電研發中心“廣東高空風能技術有限公司”落戶廣州，公司計劃利用特制大風箏，在幾千米至上萬米的高空，利用風能和自身重力上下升降，用產生的拉力帶動地面發電機發電，公司制定的近期目標是：建造2兆瓦產業化樣機，建設10兆瓦中高空風能發電示范電站。
　　
　　在公司上，記者看到，該公司使用的技術叫“傘梯組合風能采集技術”，高空風能發電系統采用模塊組合結構，將升力平衡系統和做功系統相互分開、分別控制。目前，公司已研制出*臺高空風能發電原理樣機“天風一號”，整套系統安裝在一臺經過改裝的卡車上，經過數月的發電試驗，樣機整體性能基本達到設計要求。此外，作為“天風一號”的放大和組合型，“天風二號”系統目前已完成2兆瓦級產業化基本機型整體概念設計。
　　
　　然而，據報道，由于目前這一領域在世界范圍內缺乏相關標準，再加上該項目離產業化“還有一定距離”，盡管這個*研發中心前景廣闊，但想要申請當地政府資金支持卻一直很困難。