摘要：为了追求太阳能的稳定性，人类想出了到太空中建太阳能发电站，这样可以不受黑夜的限制。为了追求风电的稳定性，人们则从孩童时期的玩具风筝受到启发，寻求到更高的高空中发展风能。

撰文 | Penn

编辑 | 小雨

以风电、光伏代表的可再生能源，具有随机性、间歇性和波动性特征。除了发展储能，把富余的电量储存备用外，人们也在寻找更稳定的风能和太阳光。

为了追求太阳能的稳定性，人类想出了到太空中建太阳能发电站，这样可以不受黑夜的限制。为了追求风电的稳定性，人们则从孩童时期的玩具风筝受到启发，寻求到更高的高空中发展风能。

距地面500米至10000米的高空风能是人类迄今还没有开发利用的新能源。这是一种储量丰裕、分布广泛的可再生清洁能源。国外环境和气候科学家的研究报告指出，高空中蕴藏的风能超过人类社会总需能源的100多倍。

在风能资源丰富的风力发电站区域，地面风力也远小于高空，地面附近的风力密度低于每平方米1千瓦。而在高空区域，风力密度则可以达到每平方米5至10千瓦，甚至更高。

因此，在全球新能源竞赛进入白热化的今天，高空风能发电凭借其绿色化、低成本、稳定性三大优势，具有很高的能源开发价值，成为可再生能源的新赛道。

日前，全球第一座可以在1500米以上高空发电的兆瓦级高空风能电站SAWES1500，已经在中国长沙总装完毕，即将进行测试飞行。不久之后，可再生能源将不再仅仅局限于地球表面，人类有望开启“向天要电”的全新时代。

这种外形外形似飞艇，功能似风车的浮空风力发电系统有望成为偏远地区和灾区的电力解决方案，在这些区域传统供电方式往往无法使用或供电不足。

研究人员表示，该系统发电量是国外同类产品的30倍以上，有望将著名科学家钱学森1957年提出的科学构想变为现实。

8月17日，北京临一云川能源技术有限公司首席技术官翁翰钶在北京广播电视台举办的讲座中宣布，该公司最新研发的1兆瓦浮空风力发电发电装置SAWES1500正准备进行试飞。

该系统由北京临一云川能源技术有限公司联合清华大学、中科院空天院等多家科研机构协同创新开发。

图说：世界首艘兆瓦级“风车”飞艇将在中国发电

“追风”的足迹要回溯到2017年，彼时只有19岁的顿天瑞与翁翰钶在北京的一间实验室里，在白板上反复演算高空风能捕获公式。经历六年磨砺，SAWES系统（平流浮空风力发电系统）从概念图纸进入工程验证阶段。

2023年底，手握技术成果的顿天瑞与翁翰钶成立了北京临一云川能源技术有限公司，他们联合多家科研机构协同创新。研发团队先后完成了初始验证样机、工艺验证样机、万米浮空样机和原理测试样机，并形成了应急抢险型号（S500）与发电高度不超过3000米的初级电网型号两大产品系列。

2024年10月，具有完全自主知识产权的S500型涵道式浮空风力发电系统，在湖北荆门漳河机场放飞升空，直径15米、长度23米的S500顺利升空至500米高度，载荷量、升阻比、风能利用率达标，迎风姿态稳定，发电功率保持在50千瓦以上。

据介绍，涵道式浮空风力发电系统，是利用充氦浮空器将轻量化的发电机组运升至设定高度，利用涵道引射扩散原理，通过系缆将电能传输至地面的技术及装备系统。整个系统由浮空平台、发电模块、电力传输和系留线缆组成。

此前297米的升空高度和30千瓦的发电功率，长期由国外研究团队保持。此次作业打破了此类设计的机载涡轮机的最大飞行高度和发电量记录，随后临一云川浮空风力发电系统的研发和测试工作便按下了加速键。

图说：S1000型浮空风力发电系统测试实验

2025年1月，S1000型浮空风力发电系统在江西共青城进行升空试验，首次试飞至1000米高空并顺利发电，发电功率超过100千瓦，刷新了浮空风电系统最大升空高度和单台浮空器最大发电功率两项行业世界纪录。

经过数小时测试，S1000型浮空风力发电系统运行平稳，其高度、风速、发电功率、升阻比等参数，均达到预期目标，圆满完成试飞任务。

2025年2月18日，由临一云川联合北京航天数据股份有限公司共同打造的工业大数据国家工程实验室未来空天能源分中心在湘江新区挂牌成立。该中心通过整合产学研资源，运用大数据技术助力未来空天能源产业发展，加速推动科技创新和成果转化。

2025年6月，临一云川仅用一个月就完成了全球第一台兆瓦级高空风能发电装备S1500的总装。7月，在四川宜宾的产融合作大会上，这款最新型高空风能发电装备“SAWES1500” 来众多专家学者驻足。

图说：S1500总装现场

S1500实现完全自主研制，可升空至1500米以上，年等效满发小时数逾4000小时，是陆上风电的2到3倍。其兼具并网和分布式两种发电场景所需能力，适用于应急救援、城市安保、通信保障、孤岛用电、零碳园区用电等。

据《南华早报》报道，S1500 系统在其管道中部有 12 个微型发电机，可同时运行。这些微型发电机由碳纤维制成，一套系统的总重量不到 1 吨。

临一云川首席技术官翁翰钶表示，在离地面1,500 米的高空，风速大约是陆地上的三倍，这意味着它可以将电力输出提高约 27 倍。

根据风力发电的基本原理，风中的能量与风速的三次方成正比。中国科学院空天信息创新研究院浮空器高空发电项目负责人宫泽奇解释说，这意味着，风速增加1倍时，风中的能量增加到8倍，因此3倍风速则意味着高达27倍的能量。

临一云川创始人兼首席执行官顿天瑞此前曾表示，他们的目标是将浮动风力涡轮机系统提升至10,000米的高度。那里的风力比地面强200倍，可以带来显著更高的发电量。

随着全球对可再生能源需求的日益增长，高空风力发电技术正成为绿色能源领域的一颗新星。中国独特的高空风能资源为高空发电技术发展提供了天然的地理优势。

有国际权威气候监测数据显示，高空风能最佳地点就包括中国所在的亚洲东海岸。数据显示，最先进的地面风力发电站的风力密度低于每平方米1千瓦，而中国陆地上空万米高空处大部分地区的风力密度均值逾每平方米5千瓦。

未来，成千上万座“天空电站”或将组成悬浮矩阵，在云端构建起空中绿色电力网络，从而为 “碳中和”目标提供新的解决方案。

来源：环球零碳