風箏是什么？最簡單的風箏，是由小棍細繩彩紙扎成的花花綠綠的兒童玩具。

　　大約20年前，越來越多的沖浪愛好者開始用大型風箏代替摩托艇拉著滑板沖浪，20平米大的風箏加上強度是鋼索15倍的高科技繩索，可以讓沖浪者飚出100公里開外的時速，或是飛到15米以上的空中再輕輕滑回水面。

　　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(fā)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(wěn)定的風能“捕獲”回來。

　　三種用風箏發(fā)電的方法

　　根據(jù)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(fā)電的可能性。

　　開創(chuàng)這一領域理論研究的研究人員叫萬里-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(fā)電機相提并論。

　　勞埃德提出兩種風箏發(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)風力發(fā)電機相比，這種“箏載”高空風力發(fā)電系統(tǒng)自有其優(yōu)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(wěn)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(tǒng)風電設備相比，尚處于實驗室階段的風箏發(fā)電系統(tǒng)還有很多難題要克服。譬如，在這種系統(tǒng)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(tǒng)穩(wěn)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最佳控制模式，系統(tǒng)復雜，持續(xù)性和穩(wěn)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

　　作為全球開發(fā)精密風箏發(fā)電原型的“先驅者”之一，羅伯特-克萊頓創(chuàng)辦的WindLift公司從2005年開始開發(fā)風箏發(fā)電系統(tǒng)，目前他們正在陸地上使用沖浪風箏進行發(fā)電試驗。

　　實驗用的發(fā)電系統(tǒng)包括一個90厘米直徑的滾筒和一個60千瓦發(fā)電機連接，風箏通過繩索拉動滾筒帶動發(fā)電機發(fā)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(xiàn)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最好讓拉力為負，即讓空氣把風箏向下推，但風箏只有完全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(tǒng)風箏的纖維翅膀，而它的部分競爭對手則根據(jù)第三種風箏發(fā)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Makani Power公司就是這種思路的“龍頭企業(yè)”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(fā)電機。起飛時，發(fā)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(fā)電機就開始發(fā)電。

　　去年，Makani推出了額定功率30千瓦的風箏發(fā)電系統(tǒng)原型。據(jù)了解，它的最終目標是在海上部署成型的風箏發(fā)電系統(tǒng)，并將生產的電能接入電網(wǎng)。

　　“天時地利”優(yōu)勢該怎么用

　　在高空風電領域，國外科研機構擁有“先發(fā)優(yōu)勢”，占據(jù)著“天時地利”優(yōu)勢的中國，前景同樣看好。

　　據(jù)統(tǒng)計，全球各大地面風力發(fā)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(qū)風力密度均超過5千瓦/平方米，而浙蘇魯?shù)貐^(qū)上空高空急流附近風力密度甚至達到30千瓦/平方米，為世界之最。

　　憑借“地利”，近年來國內也有部分企業(yè)開始涉足高空風電項目。

　　2009年11月，我國首個高空風能發(fā)電研發(fā)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(fā)電機發(fā)電，公司制定的近期目標是：建造2兆瓦產業(yè)化樣機，建設10兆瓦中高空風能發(fā)電示范電站。

　　在公司網(wǎng)站上，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(fā)電系統(tǒng)采用模塊組合結構，將升力平衡系統(tǒng)和做功系統(tǒng)相互分開、分別控制。目前，公司已研制出國內首臺高空風能發(fā)電原理樣機“天風一號”，整套系統(tǒng)安裝在一臺經(jīng)過改裝的卡車上，經(jīng)過數(shù)月的發(fā)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(tǒng)目前已完成2兆瓦級產業(yè)化基本機型整體概念設計。

　　然而，據(jù)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(yè)化“還有一定距離”，盡管這個高新技術研發(fā)中心前景廣闊，但想要申請當?shù)卣Y金支持卻一直很困難。