環(huán)球零碳

碳中和領(lǐng)域的《新青年》

首圖來源：紅網(wǎng)時(shí)刻

撰文| Bell

編輯 | 小瀾

→這是《環(huán)球零碳》的1860篇原創(chuàng)

當(dāng)你抬頭時(shí)，如果恰好看到一個(gè)形似奇幻飛艇的物體掠過城市上空——?jiǎng)e害怕，這不是外星飛船，而是一座“懸浮發(fā)電站”。

就在2026年1月初，一臺名為S2000的巨型“飛艇”，緩緩上升到四川宜賓上空2000米處，穩(wěn)定懸停并累計(jì)發(fā)電385千瓦時(shí)，同時(shí)完成了并網(wǎng)發(fā)電測試。

作為全球首臺兆瓦級浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，它的成功試飛與并網(wǎng)，標(biāo)志著一種全新的、從高空捕獲能源的方式正悄然到來。

來源：潮新聞

人們早已對陸上與近海風(fēng)電司空見慣，而在數(shù)百米甚至數(shù)千米的高空，還隱藏著一個(gè)尚未被大規(guī)模開發(fā)的“風(fēng)能富礦”。

與地面和近海相比，高空的風(fēng)速更高、風(fēng)向更穩(wěn)定、風(fēng)能密度也大得多。

有研究表明，風(fēng)中所蘊(yùn)含的能量與風(fēng)速的三次方成正比。這意味著，在風(fēng)速更快的高空，風(fēng)能產(chǎn)生的電力可達(dá)到地面風(fēng)機(jī)的數(shù)倍乃至數(shù)十倍。

而如何安全、經(jīng)濟(jì)、有效地利用高空風(fēng)能發(fā)電，一直是工程界的努力方向。

根據(jù)發(fā)電機(jī)在系統(tǒng)中的位置，高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)可分為“空基發(fā)電”和“陸基發(fā)電”兩大類，兩者共同構(gòu)成了當(dāng)前產(chǎn)業(yè)探索的主要方向。

陸基發(fā)電技術(shù)是指將發(fā)電機(jī)置于地面，空中飛行器僅作為捕能工具。飛行器在風(fēng)力作用下，通過特定飛行軌跡產(chǎn)生巨大拉力，牽引系留纜繩帶動地面發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

《環(huán)球零碳》曾經(jīng)介紹過的“高空風(fēng)箏”正是這一技術(shù)路線的代表（詳見：捕獲高空風(fēng)能，世界最大高空風(fēng)力發(fā)電捕風(fēng)傘成功開傘?。?。

而空基發(fā)電更像是空中的發(fā)電站，其原理是將發(fā)電機(jī)組直接搭載于浮空器（如飛艇、涵道式飛行器、無人機(jī)）上，在空中直接將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能，再通過導(dǎo)電的系留纜繩將電力傳輸至地面站。

本次升空的S2000系統(tǒng)是這一領(lǐng)域的代表性成果之一。

它長達(dá)60米，寬和高各約40米，整體外觀像一個(gè)巨大的環(huán)形飛艇，中間包裹著如同“甜甜圈”般的涵道，涵道內(nèi)則整齊排列著12臺風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

其核心工作原理在于利用充滿惰性氣體（如氦氣）的浮空器，將整套輕質(zhì)發(fā)電設(shè)備提升到風(fēng)力強(qiáng)勁且穩(wěn)定的高空去發(fā)電，然后通過系留電纜，把電能從空中輸向地面。

涵道的特殊設(shè)計(jì)能夠從四面八方“圍捕”并壓縮氣流，引導(dǎo)更多的風(fēng)能高效地通過渦輪葉片，從而最大化發(fā)電效率。

來源：潮新聞

此次S2000的成功，標(biāo)志著浮空風(fēng)電技術(shù)首次進(jìn)入了城市應(yīng)用場景。

傳統(tǒng)的大型風(fēng)電場需要廣闊的土地或海域，這在人口稠密、土地資源緊張的城市區(qū)域往往面臨限制，因此大部分風(fēng)電場總是建在大面積的農(nóng)田、戈壁上。

而浮空風(fēng)電系統(tǒng)飛在2000米以上的高空，為城市供電的同時(shí)，可以不受自然稟賦的影響。

而且，研發(fā)方臨一云川公司人員表示，該浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)升入高空后，可以“隱沒”在云端，地面基本聽不到什么聲音。

當(dāng)然，將一座發(fā)電站送上天空并長期穩(wěn)定運(yùn)行，絕非易事。

空基發(fā)電系統(tǒng)雖然對地面設(shè)施要求較低，但卻需要面臨材料科學(xué)、空氣動力學(xué)、自動控制、高性能纜繩等一系列技術(shù)的集成挑戰(zhàn)。

例如，連接空中電站與地面的系留纜繩，不僅需要承受巨大的拉力，還必須兼具高強(qiáng)度、輕量化、低風(fēng)阻和高導(dǎo)電性，以便安全地傳輸電力。

同時(shí)，系統(tǒng)的長期耐久性、在復(fù)雜氣象條件下的可靠性、以及如何安全融入現(xiàn)有空域管理秩序，都是需要持續(xù)驗(yàn)證和解決的課題。

盡管前路仍有技術(shù)關(guān)卡，但S2000的試飛已證明了其可行性——它在幾小時(shí)測試中累計(jì)發(fā)電385千瓦時(shí)，足夠一個(gè)普通中國家庭使用近一個(gè)月。

未來，高空飛艇可以作為“巨型移動充電寶”，為偏遠(yuǎn)海島、礦區(qū)、災(zāi)區(qū)或重大活動提供應(yīng)急和備用電力；也可以為零碳工業(yè)園區(qū)、數(shù)據(jù)中心等提供穩(wěn)定的綠色直供。

來源：潮新聞

產(chǎn)業(yè)鏈上下游也在快速跟進(jìn)。

臨一云川舟山蒙皮新材料基地已成功試投產(chǎn)，可實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵材料的自主生產(chǎn)。

在核心元器件領(lǐng)域，包括輕量化電機(jī)、高功率密度變流器、特種軸承以及作為控制系統(tǒng)大腦的PLC芯片等，正在逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

而傳統(tǒng)的風(fēng)電運(yùn)營商如龍?jiān)措娏Α⑷龒{能源等，憑借其豐富的項(xiàng)目開發(fā)經(jīng)驗(yàn)和龐大的裝機(jī)規(guī)模，未來有望通過合作或直接投資的方式，成為高空風(fēng)電項(xiàng)目的主要開發(fā)者和運(yùn)營者。

據(jù)悉，目前S2000已啟動小批量生產(chǎn)，并與多個(gè)沿海城市及高海拔地區(qū)簽訂意向協(xié)議。

下一代S4000、S6000產(chǎn)品同步推進(jìn)，其中S6000將挑戰(zhàn)平流層浮空風(fēng)電技術(shù)。

雖然浮空發(fā)電技術(shù)當(dāng)前仍處于工程化和商業(yè)化的起步階段，距離大規(guī)模應(yīng)用還有一段路要走，但S2000的成功升空，無疑向行業(yè)釋放了一個(gè)積極信號。

參考資料：

[1]https://interestingengineering.com/energy/giant-airship-over-china-wind-farms

[2]https://cn.chinadaily.com.cn/a/202601/09/WS6960c7f7a310942cc499abf7.html

[3]https://m.21jingji.com/article/20260114/20a439d9deab61622f879f5c50586a0e.html

[4]https://tidenews.com.cn/news.html?id=3341630

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