Google的高空风电被并入Google X 然后呢？

　　一、google是高空风电先行者
　　目前致力于高空风能发电的欧美知名公司主要有 WindLift、Makani Power、Altaeros energies 等几家,这些公司和机构正加快其高空风电技术的商业化进程,同时还有更多不知名的公司、机构、团队也在加紧推进高空风电技术研发项目
　　MakaniPower 方案
　　Makani Power 由 Corwin Hardham, Don Montague, and SaulGriffith 三人于 2006 年在美国加州阿拉米达市成立。2006 年 Makani 获得了谷歌 1500 万美元的种子资金、美国高级研究计划局 300 万美元的拨款以及其他私人投资,2008 年谷歌公司投资又增加到2000 万美元。2013 年 5 月,Makani Power 被谷歌公司收购,并入 Google X 部门。Google X 开发了 Google Glass、无人驾驶汽车、超高空(平流层)Wi-Fi 气球,以及可以监测血糖的“智能”隐形眼镜等著名产品。
　　Makani Power 已经制造出大型碳复合材料风筝,每个风筝配备 4 台带螺旋桨发电机。在起飞前,这些发电机作为电动机带动螺旋桨转动,作为风筝上天的动力。风筝起飞后就能在风中飞行,飞行所产生提升力很快就是能使风筝在不需要其他助力下前行。一旦靠风带来的推力能和螺旋桨产生拉力平衡,此时,螺旋桨风力发电机的叶片了,发电机将开始产生电力。风筝的飞行电脑将引导风筝被绳索牵引沿着弧线飞行,不断围绕地面基站转圈。
　　Makani Power 在研发特大功率风筝涡轮发电机,其利用翼状风筝收集高海拔风能的试验已实现的发电成本是使用风力涡轮发电的 50%。2012 年,Makani 推出了额定功率 30 千瓦的自动飞行控制系统原型。他们的工程师们宣称这个系统在不同的风力条件下都能满足设计预期。目前,Makani 正在研发功率为600 kilowatt 的 M600 产品,M600 将是 Makani 第一个商用化产品,可以为 300 户家庭提供基本用电。
　　WindLift方案
　　RobertCreighton 于 2006 年在美国威斯康辛州建立了 Windlift。美国国防部在 2009 年9 月授予 Windlift 开发产品 8 的合同。产品 8 是一个具有 12Kw 功率的移动可再生能源系统。产品 8 的目的是为了给冲突结束后的发展中国家战乱地区提供能源。
　　Wiindlift 目前的系统使用了一个 90 厘米直径的滚筒,和一个 60 千瓦发电机连接,这个发电机最初用于混合动力汽车。风筝通过拉动绳索转动滚筒带动发电机发电,电能存储到铅酸电池里,然后通过控制线使风筝释放拉力,在这个过程中,反过来通过电力带动电机,反转滚筒并再次拉紧风筝。
　　目前,Windlift 系统仍为半自动运行系统,需要一位操作员手动操作控制杆来飞行机翼。Windlift 正在研发全自动运行系统。
　　Altaerosenergies 方案
　　阿尔泰罗能源公司成立于 2010 年,是由麻省理工学院(MIT)和哈佛大学(HarvardUniversity)校友成立的。2012 年,研究小组完成测试了 35 英尺尺寸的空中风力发电机样机,是在缅因州(Maine)利姆斯特(Limestone)测试的。
　　Altaerosenergies 公司的高空风能发电系统被称为 BAT(Buoyant Airborne Turbine), 结合了飞艇与风电涡轮机。该系统由四个部分组成:第一部分为壳,壳由工业纺织物构成,里面充满惰性气体氦气,壳的作用是用来带涡轮机飞上天,并且让涡轮机在高空保持稳定;第二部分为涡轮机,涡轮机为传统的轻量型的三叶风能涡轮机,涡轮机被垂直固定在壳内;第三部分为缆绳,缆绳本身具有高强度、比重极轻的特性,缆绳与地面工作站相连,用来固定住涡轮,同时缆绳也被用于把电力传送到地面工作站;第四部分为地面工作站,地面工作站是移动的,包含自动控制系统和电源调节设备。
　　BAT 工作过程为,充满氦气的壳带着涡轮机飞上天,到风能能量密度足够的高空,然后固定住,涡轮机开始利用风能进行发电,通过缆绳把电力传回地面工作站。
　　天风技术方案
　　天风技术方案由广东高空风能技术有限公司创造性地提出。广东高空风能技术有限公司由留美博士张建军于 2009 年回国在广州建立。高空风能是目前国内唯一从事300-10000 米高空风能发电技术研发、发电系统设计和高空风能发电站建造等业务的企业。以张建军博士为首的高空风能技术团队成员,专业技术涵盖了流体物理、精密机械制造、机电控制、无线电通信、智能传感、联网技术、软件工程及自动控制等。
　　天风技术方案由空中系统和地面系统的各自组成。空中系统由一个或数个做功伞、若干平衡伞组成;地面系统主要是由发电机、卷扬机(滚筒和反向转动电机)和万向滑轮组成;伞之间、做功伞与卷扬机之间是通过轻质高强度缆绳连接。
　　空中系统上升到预定起始高度后,做功伞接收到打开指令,伞体打开,在风力作用下，做功伞向上运行,并通过缆绳拉动卷扬机滚筒转动,(此时反向转动电机不开动，电磁离合器处于脱离状态),卷扬机滚筒的转动通过联轴器、制动/离合装置而带动发电机转子转动,从而实现发电。上行到预定高度或行程后,做功伞接收到闭合指令,伞体闭合，此时风阻力大大减少,同时反向转动电机启动,电磁离合器处于接合状态,卷扬机高速反转,通过缆绳拉动做功伞快速向下运行;做功伞回至起始高度,卷扬机停转,做功伞再次打开,开始新一轮上升做功。
　　天风技术伞梯组合型高空风电机组创造性地解决了高空风能发电系统不稳定的问题。这也是国外 Makani 公司与 Windlift 公司产品尚未完全解决的问题。
　　天风技术摒弃了其他高空风能发电技术采用风筝采集风能,以及将升力平衡系统和做功系统混合为一的做法,而是采用全新的伞梯组合风能采集技术,同时将升力平衡系统和做功系统分开、分别控制,很好地解决了高空风能采集稳定性这一重大技术问题,解决了系统空中部分控制的技术瓶颈。同时,天风技术高空风力发电系统采用模块组合结构,系统运行高度与发电规模可以根据需求进行优化,实现发电功率在 10 ~ 1000 兆瓦范围内变更。
　　天风技术中,升力平衡系统与做功系统是分开、分别控制的。平衡系统在风的作用下产生升力,维持整个系统在空中的平衡,本身不参与做功,所以这种平衡系统是一种稳定系统。做功系统在风的作用下运动,将风能转换为机械能,拉动地面的发电机转动发电。由于做功系统和平衡系统的相对独立,在风的随机扰动下,平衡系统可以自我调节而不影响做功。做功过程中对系统的扰动也不会直接传递到平衡系统,所以平衡系统在整个运行过程中都处于稳定状态,从而保证了做功的稳定进行。
　　用天风技术建设的高空风电场项目,可以获得稳定性高的风电输出,一改目前常规风电稳定性低的“垃圾电”现象。采用天风技术建设的高空风电场,无需建造塔筒及叶片,由于风电系统采用模块组合结构而容易实现规模效应,因此项目建设造价可低于常规风电场。采用模块组合结构,高空风电场的发电功率可达 1000 兆瓦,实现的发电成本低于 0.30 元 / 千瓦时。
　　目前高空风能研发的最新产品-2.5 兆瓦双轴异步双传动高空风能发电机组。首台机组年内将在安徽芜湖安装,将会是世界上首台实用性大功率高空风能发电系统。