刘耀广，王耀坤，万志强，严德

（北京航空航天大学航空科学与工程学院，北京100191）

0 引 言

清洁能源的开发已成为各国的研究重点，而风能作为一种无污染、可再生、成本低、相对安全、方便采集的新能源有着巨大的发展潜力，近十年全球风力发电规模保持快速稳定的增长趋势。我国自2005年颁布《可再生能源法》以来，已形成上网电价、研发补贴、税收优惠等多种鼓励政策，形成良好的发展环境。现如今中国已成为全球规模最大、增长最快的风电市场。因此作为我国第三大电力能源的风力发电仍然具备强有力的发展势头。

目前开发风能的主要方式是低空架设风力发电设备，其本身存在局限性：（1）主要利用200 m以下的低空风能，风速较低且通常是湍流，风力发电容量系数（风力机年平均输出功率与其额定输出功率的比值）一般低于35%；（2）基建与安装复杂，成本昂贵，与高度的5次方成正比；（3）只能固定安装在常年风场条件较佳的地区，部署受限。因此，低空架设风力发电设备无法依靠传统形式获得高产能、低成本的电力资源。

500~12 000 m的高空范围内蕴含丰富的风能资源，足以满足全世界的能源需求。为此在20世纪70年代诞生一种利用系留飞行器进行高空风能发电的设计概念，但早期受制于技术难度大、成本投入高等问题，高空风力发电优势不明显，研究不多。近几年得益于航空材料、飞行控制、空气动力学等航空技术的深入研究，以及对清洁可再生能源的重视，已有包括Makani、KiteGen等50多家高空风电机构利用系留式的固定翼、风筝、多旋翼、浮空器等航空器进行试验研究。……