高空風能發電是怎麼回事？可行性有多高？

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聽說，陳榮投了一家高空發電公司，實在想不出技術上是怎麼實現的

如果不想看完整的回答，不嚴謹地講，高空風力發電基本設想是利用高空的風來發電，而不是像傳統的風力發電機（風力發電機_百度百科）架設在地面或近海的桿塔上，依靠葉片旋轉發電。已經在探討高空風力發電的方式包括：

空中飛行，地面發電
把本身不發電的輕量級飛行器（例如風箏、滑翔傘、小飛機等）系在韁繩上像放風箏一樣放飛到高空，利用飛行器對韁繩的拖拽，帶動地面的機械裝置轉動從而發電。
空中飛行，空中發電
把輕型風力發電機搭載在輕量級飛行器上（例如小飛機等）放飛到高空，邊飛行邊發電，然後通過帶金屬芯的韁繩把電能傳送回地面。此類型下，還有一種方案是，像熱氣球一樣空中靜態停留，並搭載發電機發電。

恩，沒錯，設計思路的確是迥然不同，各有優劣，沒有定論的。

那完整的回答呢？
（下面某些鏈接可能需要能夠訪問Google, Youtube, Vimeo等網站才能查閱）

為什麼用高空風力發電

簡單講，隨著高度增加，平均風速會增加，而風能儲量以近三次方的速度增加。高空的風能儲量更豐富，更穩定，高空蘊含風能之大是目前近地面的高度無法比擬的，見圖：

左上 Surface Solar 地表太陽能密度，右上 Surface Wind @50m 是距地表50m的風能密度，下 Wind @ 10,000m 是10km高空的風能密度。更多細節可以參考這篇發表於2009年的論文或者KiteGen對風能數據的介紹。
很明顯，在北溫帶和南溫帶的高空，風能密度很高（深紅色），而這些地區恰好是經濟發達、人口眾多、用電需求大的地區。

工程技術

不同於基於地面的或者海上的風力發電技術，目前的高空風力發電並沒有統一工程定式，見下圖。

運行模式方面，有主張 Ground Base Generation（空中飛行帶動地面發電）的，也有主張 Airborne Generation（空中飛行並發電然後傳送回地面）的。運行高度方面，有的設計飛行在接近地表的大氣邊界層，有的則飛行在更高的對流層里。
研發力量基本以北美和歐洲/德國為主。

Ground Based Generation 的代表 (這個派系長相都差不多）
Skysails (視頻演示 http://www.skysails.info/english/power/）
KiteGen Research
Kitenergy
Ampyx Power Airborne Wind Energy

Airborne Generation 的代表 (這個派系外貌分化得很嚴重）
Makani by Google
Altaeros Energies
Sky WindPower
Magenn (官網已停，演示和介紹在此：Directory:Magenn）

當然，如果從飛行器的軟硬和飛行速度高低的視角進行分類，則會得到如下結論：

更多分類視角，和優劣對比請移步：Airborne wind energy: a collection of challenging compromises

與傳統風力發電的簡單比較

高空風力發電尚未形成統一的設計模式，所以這裡只能簡單列舉幾個典型例子，在高度、設備的體量、功率等方面與傳統風力發電作比較。
以Makani的設計方案為例，這裡可以看到 Makani 的設計方案和傳統風力發電機在高度方面的比較。左邊是傳統風力發電機高度，右邊是Makani搭載發電機的飛行器的飛行軌跡高度。

這是KiteGen的方案，傳統風力發電機在左下角：

發電功率上，X軸是給定風速，橙色是Makani的發電功率，藍色是傳統風機的發電功率。
需要注意的是，圖片複製自Makani官網，圖中藍色部分並不完全準確反映傳統風力發電機的發電能力。關於傳統風力發電機的輸出功率，想要了解更多，請移步Vestas官網。

同樣的，設備的體量上，目前傳統風力發電機，桿塔高度達到150m或更高，傳統發電機以 Vestas V105-3.3 MW為例，葉片長度達到50-55m，更多參數請查閱 Vestas 的介紹。而Makani的飛行器尺寸，翼展26m，機身長度8m，體量相對較小。

從這些角度看，高空風力發電有優勢：
設備體量小而輕意味著相對較低的製造難度，也大幅降低了假設巨大桿塔的成本，同時，利用高空風能的發電效率較高。

挑戰、限制、風險

工程應用上的挑戰包括，飛行器的控制，耐用的韁繩的設計製造，風雨雷暴等極端天氣下設備的安全和運行的穩定，韁繩輸電的損耗，高空低溫環境下設備的運行能力、壽命、和飛行器（包括韁繩）的除冰能力等等，最後，還有連入現行電網時對電網穩定性的影響等等。
而各公司都不常提及的一點，是兩台設備的最低間隔距離（以防韁繩纏繞打結），即：想要放飛得越高，韁繩越長，需要的設備間隔距離越遠，因而建造起來的佔地面積則需要更大。這個間隔距離怎樣界定，間距多少是合情合理，開發商們往往語焉不詳。

商業化方面的挑戰包括，建造成本，相對困難的維修和維護帶來的成本，相對傳統清潔能源是否有價格優勢。在沒有大型投資和政府支持的條件下，高空風力發電進行商業化或者進行大型建設都有難度，或需要漫長等待。

環境方面的限制包括，大量飛行器帶來的視覺干擾，造成地面或海面不斷移動的陰影，噪音，以及對鳥類飛行的干擾。

行業限制包括，來自航空方面的管制（對航空器造成的干擾），高空風力發電與傳統電網對接聯網的規格要求尚未明確。

從政府的角度，目前高空風力發電也沒有成形的行業規範。最簡單的問題，例如：對於飛行在1km高度左右的高空風力發電設備而言，是定義為建築物，還是高空障礙物，還是飛行器，還是有新的類別？

安全方面，飛行器一旦墜毀是否有可能造成人員傷亡或財產損失，如何控制，如何規避，相應的商業保險與理賠環節如何構建等等都是嶄新課題。

風險方面，全球氣候變化對高空風能儲量的影響尚未明確。各國政府是否有意願對商用或民用的發電機構開放使用500m以上的空域仍然存疑。

總而言之，目前的適用領域是偏遠的，小型的，分散的，對可靠性要求不高的用電市場。目前的發展程度尚不適用大規模的對穩定性和可靠性要求較高的用電市場。

順帶一提

說到高空風能，就不能不提更高空的太陽能。在1970年代，也有人設想過類似的，以近地軌道的衛星為基礎來收集太陽能發電：Space-based solar power （基於衛星的太陽能發電）。如果閣下願意花時間在網路上搜索挖掘 NASA 的公開文件，會看到為數不少的學術論文和理論推演。

甚至衛星太陽能發電背後的動機和今天的高空風力發電也是相似的：因為就太陽能而言，宇宙空間中蘊藏的太陽能更多，日照更強烈更穩定，沒有晝夜停頓，也不受氣候和天氣因素的干擾。

但是可想而知，以人類科學技術的水平，這種想法要面對工程技術上的巨大困難，以微波或激光向地面遠距離傳輸電能所發生的損耗，以及造價的高昂，維修維護的困難，潛在帶來大量空間垃圾等等這些問題，讓這個設想終於擱淺。

關鍵字：
Airborne wind turbine，High-altitude wind power，Crosswind kite power

回答里有錯誤和疏漏謝謝各位指正。

主要部件為高空風箏，跟風機差不多，google X做個這個項目。

與傳統的地面或者海上風質量比較，高空發電的優勢是氣流穩定，風速高，風質量高。
傳統的風力發電大體上模糊地可分為永磁同步和雙饋非同步。雙饋非同步技術較成熟，永磁同步在國內以金風公司為代表發展也很快。按照技術層面來講，高空發電應該是會用永磁技術。
高空風力發電首先面臨的是載重問題，大輸出功率需要大發電組件，但顯然高空風箏載重不會很大，所以它的功率也不會很大。第二，地面和海上風機有偏航和變漿系統，能夠對準風向吸收最佳風速，但是高空風箏穩定性太差，無法最大限度吸收風能，導致輸出能力低下且不穩定。
非要說優點的話，高空發電省去了費用高昂的前期工程費，包括開山道，打地基，立風塔，裝風機等等，風電成本大大減小。
我個人想不出高空發電其他的優點了，不知道流動性強算不算，按理說風機發出的垃圾電仍需要加工，除非地上風場能配合移動，否則移動性沒意義。
現在地面和海上風力發電的維護量已經很大，維護和修理的時候爬爬風機能搞定，高空發電要是修一次成本估計有會很大。
如果風速有湍流，在高空300米的發電風箏的運動直徑就是600米，也就是說這個圓內不能有其他風箏的路徑，那麼一個規模可佳的風場佔地有點大。
歡迎補充。

高空的風能非常豐富，並且可以24小時持續供應電能，是一個很好解決用電問題的方法。不過目前來說，高空發電技術還是過於新穎，10年內是不可能推向市場的。

高空發電有兩種模式：第一種是建設高空發電站，用電纜把電能輸送到地面；第二種是在高空建設傳動設備，將風能轉化為機械能後直接輸送到地面，然後再將機械能轉化為電能。

高空風力發電機簡單來說就像風箏，或者說是飛艇一樣懸浮在空中，收集高空的風能轉化為電能。

才識淺薄，望見諒~~

受人邀請回答問題，羅列幾點：
1. 高空可以粗略分為高層和高空層。高層大概就是50~600米高，高空的風力狀況比較好，平穩，確實適合風力發電；高空層就是我們一般說的對流層，風況其實並不適合發電。
2. 受到風力發電機的轉換率限制，如果需要足夠的發電量，就需要一定的受風面積。這是高空發電的最大瓶頸。將風機穩定在高空層，甚至對流層，是非常困難及花錢的事情。目前我們做的最高項目是在560米，是在大廈上安裝風機。
3. 發電後，電力傳輸是個困難。如果採用電線傳輸則距離受限，材料受限。如果採用無線傳輸，目前還沒有成熟技術。

結論：這只是一個實驗性的項目，可以大膽假設，但我們要小心求證。

http://www.altaerosenergies.com/bat.html
BAT: The Buoyant Airborne Turbine
一種用浮空器（其實也是一種風箏）來承載葉片和電機的方案，目前還在開發階段。功率目測很小，估計只是在能源供應不上時，替代野外使用的移動發電機組方案。

酷炫的高空風電公司全球已經有50家

過去兩年時間，在美國、歐洲湧現了一批研發高空風電技術的公司，撇開成立時間較早的Makani Power、KiteGen不談，新近湧現的公司有三四十家之多，經粗略統計，高空風能發電公司全球已經有50家。

大多數人對高空風電技術都很陌生。2013年谷歌首次以Google X為名宣布收購空中風力渦輪發電設備公司Makani Power，高空風電技術引起了小範圍的公眾關注。但就像谷歌眼鏡、谷歌Wifi熱氣球計劃一樣，科技發燒友認為，高空風電從技術走向商業化還需要很長時間。

可能改變世界的能源技術

歐美等發達國家的資本源源不斷在高空風能發電技術上燒錢，主要是因為高空風能發電優勢明顯，很有可能是改變世界的能源技術：

高空的風能密度是低空風能的十倍至百倍。利用風能發電，需要考慮項目所在地的風能密度，風能密度低於200瓦/平方米，則不適宜發展風電。隨著海拔提高，優質空域的風能密度可以達到2000瓦/平方米。如果進一步上升到萬米高空，風能密度是百米空域的百倍。

以湖北宜昌某地2000年1月1日的風能數據為例，高度131米時，風速1米/秒，風能密度為0.64瓦/平方米，不具備開發價值；但當高度達到3000米以上時，風速會從百米高度的1米/秒提高到11米/秒，風能密度提高到627瓦/平方米，具有較高的開發價值。

高空風能由於密度高、設備輕量化、年利用小時數提高，理論上講，風電效益會顯著高於低空風電項目。因此，2013全球風能理事會已經做出預測，認為高空風能是新一代的新能源技術，高空風能可在不同程度上消除現有新能源技術的缺點，且具有新的優點，將部分代替目前巨額的傳統風能市場，是新能源領域的投資熱點和發展方向。

高空風能與我國的用電格局存在著天然的匹配。美國國家環境預報中心曾對全球的風能密度做過嚴密測算，顯示我國的傳統風能資源（100米）主要分布在內蒙、吉林、新疆和東南沿海較為狹窄的部分地區。這些地區與經濟中心距離較遠，造成了發電單位與用電單位地理位置不匹配（其它火電、水電等傳統能源亦有類似的問題）。由於我國特殊的地理環境，當高度超過500米後，風能密集地區便逐漸向東南沿海移動，在3000米到1000米範圍內，高空風能資源最密集的區域正好集中在華東、華中、華南等經濟最發達地區，如果高空風能可以大規模收集利用，則無需耗費巨資建設長距離、大容量的輸電通道。

高空風電全球進入技術賽跑期

全球50多家公司投入巨資研發高空風電，技術路線不一，但總的來說高空風能技術分為兩大類：

一類是利用氦氣球等升力作用，將發電機升到半空中，在高空中利用豐富的風能轉化為機械能，機械能轉化為電能，之後通過電纜傳到地面電網。

該類技術路線的缺陷主要是發電功率受限制，發電機功率增加，重量一般也會增加，升空難度加大；此外，由於系統整體較重，發電機組很難升到千米以上的高度，同時因為發電系統位於高空無法實現增壓，大功率情況下勢必使用大電流輸電，所以必須使用直徑較粗的導線。這無疑又加大了整個系統的重量，從而限制了該類技術路線的公司設備上升高度。氣球類技術路徑的風電設備升空高度多分布在300至500米的範圍內。

這一技術路線的典型代表為Altaeros energies 的高空風電系統「空中浮動渦輪」（BAT）。發電機被裝在一個巨大的充氦飛艇里，上升高度約為300米左右，BAT 利用高空的高速風流，發電量比地面風力發電裝置高一倍。

另一類技術路徑是將發電機組固定在地面，通過巨型「風箏」在空中利用風能拉動地面發電機組，從而將風能轉化為機械能，帶動地面的發電機轉化為電能。從而解決電纜和發電機的自重問題。

義大利KiteGen的MARS（Magenn AirRotor System）系統是該類技術路線的典型代表。MARS系統主要由高空的拖曳風箏和地面的發電設備兩部分組成。拖曳風箏和地面的風力渦輪機相連，並通過安裝在發電設備上的航空感應器來控制風箏旋轉的方向和路徑，以最大限度帶動地面渦輪機旋轉並發電。

該類技術路線的最大難點在於控制發電系統的穩定性。出於空域利用效率的原因，KiteGen的高空單元往往採取做「∞」字形或圓周運動來收集風能。對於控制系統而言，要不間斷改變風箏的運行軌跡，除了牽涉到空中坐標（X,Y,Z），還要改變俯仰角、傾角等共5個坐標，加之控制纜繩受空中擾流和纜繩自身延展性的影響，地面輸出動作傳導到空中單元往往容易「失真」，使得空中單元姿態控制難度很大。公司將大量的精力投入到軟體控制方面，KiteGen公司曾經一度有200多人的軟體團隊。而KiteGen早期的發電實驗，往往在空中運行幾分鐘之後就無法正常運轉了。至今，KiteGen空中單元控制方面的問題也沒有很好的解決。

2014年，美國有線電視新聞網（CNN）推出了2014年可能改變世界的10大發明，其中Altaeros energies公司研發的高空風電系統「空中浮動渦輪」（BAT）名列榜首。

還想要了解更多的請關注公眾號ID：Eknower

看過超能陸戰隊吧？就是大白……
記得裡面飄在舊京山上空鯉魚旗一樣有葉片一樣的東西么？
那就是想像中的未來高空風力發電機！
那也是整部電影里最吸引我的細節之一！
上圖：

注意上兩張圖的天空

再來個特寫！

我想說，子非魚已經回答的非常好了。
其實早在170年前，高空風能的概念就已提出，但到目前為止，高空風能發電技術的規模化應用還未形成。究其原因，至少有兩大技術難題在阻礙高空風能的發展：一是高空風能收集、轉換所需要的耐磨、耐化學腐蝕、抗紫外輻射的輕質高強度材料難以獲得。雖然全球市場上已經能提供上述所需的材料，但材料的特性卻有待進一步檢驗驗證；二是保證空中部分穩定性的控制技術一直沒有突破。目前高空風能發電的主流技術是風箏型發電系統。在這種系統中，風箏作為風能採集器將高空風能轉化為機械能，同時，風箏還是平衡器，保持系統穩定。但這種系統的最大問題就是，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最佳控制模式，系統複雜，持續性和穩定性難以保障。

上海中心124層、574米的塔冠鋼結構之上安裝了風力發電機組

貌似我看過一個類似於廣告的紀錄片，國外的一個公司在中國建造的一棟建築，就是高空風能發電，可以提供整棟建築很高百分比的能源。
具體的都不記得了，名字也忘了，不過記得片子里著重說了該建築的空調系統比較前衛。

這個問題也關注過，可能是適合那些地面風速不大的地區？沒有定量計算的話，很難有結論，直觀上感覺不太可行。你看地面風力發電需要多大的葉片，把這樣的東西搬到空中就難以想像。

高空風速肯定是會大一些，但是也有問題，採用什麼樣的方式？谷歌的Xwing那種無人機的小螺旋槳能夠轉多塊？產生多大電量？高度越高，空氣的密度就越小，同等風速下能量就越小，但是高度越高，那根系纜越長，重量就越大，所以系留這種方式的高度是有極限的。

據我所知，系留氣球升空高度最高的是美國的Jlens系統，用於巡航導彈預警，最大升空高度可以達到4600米，但是這個體積非常龐大，長度達到71米，有效載荷能力3.175噸。當然這個不是用來發電的，但是它的載重能力可以作為參考，應該說這樣的系統已經過於龐大了，用來發電成本太高了吧。

而且這個東西放到高空，它就是個飛行器，會對民航產生影響的，飛個無人機都需要申請空域，何況這東西需要長期空中駐留，所以，我覺得不靠譜。

風箏發電：英國人民將用上450m高空送來的電力

一個包含1000個風箏的農場，將會產出與英國正在籌建的欣克利角C核電站相當的電力。
http://wap.ithome.com/html/262883.htm

還有好長的路要走，加油，各位。目前想到的一些新點子卻沒有技術支持，希望大家可以多多一起學習。

網易公開課 TED專門有一課講的就是高空風能發電，具體什麼名字，我有時間查了再寫上，推薦去看下。

我想到的是浮空飛艇,地面有牽引繩3到4根.山區城市特別合適.

高空風力發電原理驗證實驗_20140329_springyzf@163.com_土豆網,如果看不到可以百度一下"高空風力發電原理驗證實驗"這幾個字,這種技術的最大特點是解決了動力從高空傳輸到地面的問題,您仔細看,繩實際上是沒有相對運動的,進一步說繩,葉片,風箏都是沒有相對運動的,也就是說系統的穩定性在現有的高空風力發電技術中是最好的.目前我們還在找天使投資人