高空風(fēng)能開發(fā)正成為全球能源領(lǐng)域的新焦點。2025年9月，北京臨一云川能源技術(shù)有限公司研發(fā)的S1500浮空器在新疆完成首飛試驗，這款采用氣球構(gòu)型的系留浮空器專為空中風(fēng)能捕獲設(shè)計，標(biāo)志著全球首個兆瓦級商用浮空風(fēng)力發(fā)電飛行器正式誕生。與此同時，由中國能建中電工程牽頭的"大型傘梯式陸基高空風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及裝備"項目也取得突破，其5000平方米的"空中捕獲傘"啟運內(nèi)蒙古進(jìn)行高空風(fēng)能測試。此前，中國能建在安徽績溪投資建設(shè)的高空風(fēng)能發(fā)電示范項目已于2024年實現(xiàn)裝機并網(wǎng)發(fā)電。

高空風(fēng)能（AWE）系統(tǒng)通過空氣動力或靜力設(shè)備直接捕獲風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為電力或機械牽引力。這項技術(shù)最早可追溯至18世紀(jì)英國發(fā)明家喬治·波科克的Charvolant風(fēng)力越野車，其利用兩個400米長的風(fēng)箏驅(qū)動車輛運行。近現(xiàn)代以來，AWE技術(shù)逐漸向發(fā)電領(lǐng)域延伸，特別是在能源需求增長和可再生能源發(fā)展的背景下，高空風(fēng)能因其資源豐富、分布廣泛的特點受到各國重視。與傳統(tǒng)地面風(fēng)電機組相比，AWE系統(tǒng)具有材料需求低、部署靈活、可利用高空穩(wěn)定風(fēng)能等優(yōu)勢，據(jù)研究顯示，某AWE系統(tǒng)相比同等功率的傳統(tǒng)風(fēng)電機組可減少超過70%的材料使用。

目前AWE技術(shù)主要分為空基發(fā)電和陸基發(fā)電兩種模式。空基發(fā)電將發(fā)電機直接安裝在飛行器上，通過系留電纜傳輸電力；陸基發(fā)電則利用飛行器在高空飛行產(chǎn)生的動力拉動地面發(fā)電機。從構(gòu)型來看，主要分為浮空器型和側(cè)風(fēng)風(fēng)箏型。浮空器型如系留氣球和旋轉(zhuǎn)氣球，通過浮力支撐發(fā)電設(shè)備，但體積較大；側(cè)風(fēng)風(fēng)箏型則利用軟體或硬體風(fēng)箏的側(cè)風(fēng)飛行產(chǎn)生動力，通常采用8字或螺旋軌跡飛行。例如，德國SkySails公司開發(fā)的軟體風(fēng)箏系統(tǒng)，通過高性能紡織品制造的傘形動力風(fēng)箏，配合地面絞盤和發(fā)電機，已實現(xiàn)近100千瓦的持續(xù)發(fā)電。

在技術(shù)發(fā)展方面，歐美國家起步較早。美國Altaeros公司曾開發(fā)浮空渦輪系統(tǒng)，在阿拉斯加實現(xiàn)30千瓦發(fā)電；法國Wind Fisher公司探索馬格納斯效應(yīng)轉(zhuǎn)輪技術(shù)；谷歌旗下的Makani公司則研發(fā)垂直起降固定翼無人機，雖因商業(yè)化困難于2020年關(guān)閉，但其技術(shù)數(shù)據(jù)推動了行業(yè)進(jìn)步。挪威Kitemill公司開發(fā)的垂直起降無人機采用陸基發(fā)電模式，通過螺旋上升式運行實現(xiàn)100千瓦平均功率發(fā)電，并獲得歐盟多次資助。歐洲的SkySails、Airseas和Kitepower等公司也在軟體風(fēng)箏領(lǐng)域取得進(jìn)展，其中Airseas為空客運輸船開發(fā)的"海翼"系統(tǒng)，利用1000平方米的風(fēng)箏提供推進(jìn)動力，顯著減少碳排放。

中國在高空風(fēng)能領(lǐng)域的發(fā)展后來居上。2023年，國家重點研發(fā)計劃啟動"新型高空風(fēng)力發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)及裝備"項目，推動浮空涵道渦輪和傘梯兩條技術(shù)路線并行發(fā)展。臨一云川能源技術(shù)公司成立兩年內(nèi)推出三款浮空風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其中S1500采用40米直徑環(huán)形涵道和12臺風(fēng)渦輪機，在1500米高空實現(xiàn)兆瓦級發(fā)電，計劃2026年量產(chǎn)。中國能建則聚焦傘梯式陸基發(fā)電，其安徽績溪示范項目利用300米至3000米高空風(fēng)力發(fā)電，2025年1月實現(xiàn)1000米高空100千瓦發(fā)電。新研發(fā)的氦氣球傘梯組合體將5000平方米做功傘拉升至3000米高空，通過碳纖維纜繩驅(qū)動地面發(fā)電機組，預(yù)計2026年批量投產(chǎn)，每年可減少碳排放4000噸。

高空風(fēng)能技術(shù)的推廣面臨多重挑戰(zhàn)。從技術(shù)層面看，需解決航空器設(shè)計、感知控制、材料制造等關(guān)鍵問題；從管理層面看，AWE系統(tǒng)兼具航空器和能源基礎(chǔ)設(shè)施屬性，需協(xié)調(diào)空域劃分、運行沖突、適航性審查等跨領(lǐng)域問題。例如，如何為不同高度的AWE系統(tǒng)規(guī)劃風(fēng)場空域，如何進(jìn)行安全性審查，這些問題尚無定論。盡管如此，隨著材料科學(xué)、人工智能和數(shù)字孿生技術(shù)的進(jìn)步，AWE系統(tǒng)的控制可靠性和運行效率正在顯著提升，為其規(guī)模化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

在應(yīng)用場景方面，中小型AWE系統(tǒng)可服務(wù)于偏遠(yuǎn)地區(qū)、海島、野外軍事設(shè)施等特殊場景，提供獨立電力供應(yīng)；大型系統(tǒng)則可與傳統(tǒng)風(fēng)電場結(jié)合，在不額外占用土地的情況下提升單位面積風(fēng)能捕獲能力。AWE技術(shù)還可為航空業(yè)碳中和提供支持，如為氫燃料生產(chǎn)設(shè)施供電、為偏遠(yuǎn)機場提供電力、為電動航空器充電等。隨著技術(shù)不斷成熟，高空風(fēng)能有望成為全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要力量。