中国高空发电站上4000米台阶，度电3分时代要来了？
作者：老纪扶梨
来源：卢克文工作室（ID：lukewen1982）
一
2026年8月，西北某试验场，一只长67米、宽40米、高23米的白色浮空器缓缓升空，一路爬升，然后稳稳停住。
它不是热气球，也不是观测飞艇，而是“临一云川”的浮空风电系统S4000。
这是一座会飞的发电站，不用烧煤，也不用水，只要风一吹，电就顺着一根缆绳流到地面。
S4000
随着S4000在西北完成全流程放飞验证，人类的发电站，第一次“飞”到了海拔4000米高度。
这种高空发电方式，很多人可能听都没听过，但它并不是什么非主流黑科技。
早在1970年代，西方国家就在琢磨这件事。
当时石油危机爆发，被高油价坑惨的欧洲国家发现，一旦油气国断供，对自己经济伤害实在太大，开始琢磨新能源，其中最受青睐的是风电。
欧洲很多国家处于北纬40-60°的盛行西风带，欧洲几乎没有南北走向的大山，从大西洋刮来的风，就可以顺着东西走向的阿尔卑斯山脉，毫无阻拦地一路向东，直达德国、波兰、荷兰、比利时和斯堪的纳维亚西海岸。
在这些欧洲国家，大风一年吹两次，一次吹半年。
所以欧洲并不是一拍脑门就重金投入风电的，人家的风电资源真的非常丰富。
于是，过去不受重视的风电一下子站上C位，欧洲的风电技术开始突飞猛进。
此后，西方国家在300米以下的低空风电中，从技术到设备逐渐实现垄断，300米以上的高空风电，也进入实验阶段。
陆上海上风电还不够吗？为啥还要搞听起来就很复杂的高空风电呢？
因为这条路一旦跑通，发电会非常非常猛。
生活经验告诉我们，站得越高，风就越大。
你住在一楼感觉很闷热，几乎没有风，可是你爬到十几楼的楼顶，呼呼的大风便迎面吹来。
一台5兆瓦陆地风机，一天发电量约4万度，假设升到1千米，就是18万度，升到1万米，则是恐怖的176万度！
而且平流层的风，是无止息的，几乎可以无间歇地发电，比牛马还牛马。
陆上风电一年发电2200到3000小时，核电一年能发7600小时以上，但到了9000米高空，理论上一年能发8000小时以上。
起初，西方在高低空风电上一直是领先的。
到2008年，欧盟净发电量3.4万亿度，火电占比降到了54%，风力发电高达1132亿度。
同期中国，虽然净发电量有3.45万亿度，略高于欧盟，但火电占比高达80.9%，风力发电仅仅128亿度，连欧盟零头都不够。
而且就这点风电，90%的设备还来自西方。
正是这种差距，让西方认定，未来的新能源格局仍会由他们主导。
2009年，西方国家齐聚丹麦哥本哈根，以气候问题为由，联手要求中国承诺减排，否则将征收“碳关税”。
西方靠烧煤完成工业化，却要求我们用绿电工业化，这显然不公平。但欧美表示不听不听，只扔出了一个冰冷的实施时间，2026年1月1日。
那时的中国处境非常艰难，光伏不够成熟，成本还是火电的十几倍；而风电技术和设备都在西方手中，不仅货和价由人家定，卖不卖还要凭心情。
但没办法，只好老老实实掏钱，学技术、买设备、交专利费，从基础代工做起，一点点发展产业链。
但是，我们也没打算一直跟在后面吃土，随时准备“弯道超车”，就像用新能源车绕过燃油车，用移动支付绕过信用卡，要领跑未来能源，就必须在没跑通的赛道上抢跑。
其中一条赛道，就是高空风电。
当初西方搞高空风电，试了两种方式。
一种是把磁转子放在地上，放“风筝”上去，利用风拽着转，有点像“驴拉磨”。
这条路主要是欧洲打主力，优点是结构简单，易上手。但缺点也明显，难以提升风能转换效率，没能突破200千瓦水平，这样根本无法工业化应用。
德国“空中风能”系统
另一条是把磁转子托到空中，直接风吹发电。
这条路，是美国打主力。
谷歌旗下的马卡尼公司，用无人机带着小型涡轮，边飞边发电，电力通过电缆传回地面。
马卡尼终于将功率做到了600千瓦，让高空风电有了实用价值，但问题也很突出，成本太高了，无法商用。
挣钱无望后，谷歌一刀把马卡尼给砍了，顺带做了件好事，把400多项专利以及技术细节全部开源，免费送给全世界。
目前这条路，日本还在捡漏，但进展缓慢，产品落地遥遥无期。
谷歌旗下马卡尼公司的无人机
高空风电跑不通，根子是技术太难了，无论是“风筝流”，还是“浮空式”，都需要更多新技术，而且成本还要足够便宜，否则就无法商业化。因为如果经济性打不过传统风电，就没人想发展高空发电了。
二
入局中国高空风电的第一人，叫张建军。
他是广东梅州人，毕业于中山大学，美国流体物理博士，手握多项发明专利。
2009年，张建军回广东创业，选择了高空风电。
张建军走的路线是“风筝式”，就是欧洲擅长的那条路。他凭借超轻高强度材料，以及风筝的姿态控制技术，获投5000万元。
但是，因为过不了评审，项目最终没有落地。
问题出在回收环节上。由于暂时无法解决“无风时，万一风筝掉下来怎么办”的问题，张建军被卡住了。
2012年，张建军转战安徽芜湖，经过技术改进后，2014年，芜湖2.5兆瓦伞梯式试验电站建成，放飞9次，发电3.1万度。
这是第一台中国高空风电样机，伞梯发电从技术上跑通了。
但技术上成功，不一定是好事。
如果商业化前景明朗，那皆大欢喜；如果商业化还有一段路要走，资本大概率会跑路，就像美国的谷歌。
不出意外，张建军没钱了。眼瞅着要关门，中路股份找上了门。
这家生产“永久牌”自行车的企业，急于市场转型，又需要给股票市场讲点新故事，于是双方一拍即合，开始了漫长的商业化探索。
这段过程仍然很不顺利，转折出现在2021年，央企进场了。
中路出让了技术和专利，中国能建出钱、出工程能力，共同建设安徽绩溪高空风能发电新技术示范项目。
2024年，示范项目成功并网发电。
2025年11月，中国能建再接再厉，在内蒙古阿拉善完成新项目。
这个伞是世界最大的高空风力发电捕风伞，高达5000平方米，该项目预计今年底正式发电。
到今年上半年，中路高空风能发电实现营收526万元。
至此，中国在“风筝式”高空风电上，基本走通。
不过，风筝式有个天花板，功率往上走，姿态控制就难到变态，这也是西方无法突破的核心原因。
高空发电未来要真正登堂入室，或许要指望另一条路线，浮空式。
中国走的这条路，不是美国马卡尼公司的无人机模式，而是自创的浮空艇模式。
简单地讲，就是用飞艇把发电设备托起，稳稳停在高空，电顺着缆绳送回地面，相当于把陆地风机抬高几千米，直接在天上发电。
这条路优点是功率绰绰有余，轻松达到3.6兆瓦，并且还可以再大。但缺点也很突出，技术门槛更高，有点难搞。
S2000浮空艇
第一个难点是电机。
传统风机随随便便几十吨，把它们吊到几千米高空，不是发电，是发疯。让电机小型化、轻量化，成本还可控，这几个要求单看还好，加在一起就是个难题。
第二个难点是飞艇的稳定性。
在很多人想象中，飞艇就是个大号的气球，但完全不是这样。
飞艇需要在一个位置稳定地待几个月，背后需要极其彪悍的大型软体浮空器姿态控制能力，而这方面的研究，在全世界都是个冷门。
第三个难点是气囊。
飞艇搞出来，肯定不是一次性产品，这就需要非常坚实耐造的气囊。
但是在几千米的高空，白天太阳一晒，气囊会膨胀，绷到极致可能会炸掉；而夜里气温骤降，气囊又会立刻收缩，瘪成一坨。这种压力差天天来回撕扯气囊，再加上低压、紫外线、臭氧的腐蚀，普通材料几个月就报废了。
第四个难点是缆绳。
没想到吧？缆绳也是个世界级难题，而且是高空发电的卡脖子大项。
这是因为两三千米的高空，环境甚至比海底更复杂。
白天有强烈的紫外线暴晒，夜里会经历超低温，气流非常乱，还要应付雷雨、厚云层和强电磁干扰。
而缆绳，也不只是一根牵着飞艇的绳子。
别忘了，发电机还在飞艇上发电呢，地面才是变电站与控制系统，它们之间唯一的脐带就是这根绳子。
飞艇要和地面保持通信联络，还需要在缆绳内部安上光纤。
所以一根合格的高空缆绳，既要结实到能死死拴住飞艇，但又不能太粗太重，否则会把飞艇给拽下来，而且还要导电、通信、防雷、能用十几年……
但你要去哪里找这种现成的缆绳？
甚至由于材料之间相互打架，这种缆绳怎么造出来都是个难题。
当年的马卡尼公司，专门开发了碳纤维-铜复合系留缆，结果在试飞过程中，缆绳多次出现损伤和局部开裂，甚至发生过测试中断裂，直接造成样机坠毁。
谁也没想到，这么复杂的玩意儿，西方玩了几十年也没搞出来，最后居然被一家叫临一云川的中国初创公司给搞出来了。
三
2023年6月，顿天瑞和翁翰钶——两个1998年出生的年轻人注册了临一云川这家公司，一个出自中国传媒大学导演系，一个是中国科学技术大学博士。
按顿天瑞自己的说法，导演的核心能力不是拍戏，是“攒局”，把编剧、摄影、演员拉进一个剧组。
他们干的事也差不多，把高空发电的四样东西，电机、飞艇、蒙皮、缆绳，攒到了一出“戏”里。
先说电机。
顿天瑞找到清华大学电机系，把飞艇设计成“涵道式”，形成“穿堂风”，然后一通改装车用电机，拆小、做成模块，塞进通道。
S2000挂了12组机组，每组3台100千瓦的扁平电机，最高合到3.6兆瓦，每台电机重量只有十几公斤。
有人要问了，啊？这么简单，那西方为何不这么搞？
不是不搞，也不纯是路线问题，根本原因是当年就不可能搞出这种轻量化电机。
说个冷知识，电机这东西，正着用和反着用，是一回事。通电，它就带着轮子跑；反过来，用风吹叶片，它就发电。
S2000电机的基础原型，不是别的，正是新能源车用的高功率盘式电机，海外俗称“煎饼电机”。
那年头，西方哪儿来的新能源汽车产业链？就更不要说高性能煎饼电机了。
现在欧美能造出这种煎饼电机么？
能是能，但一方面成本是个问题，另一方面，要在不影响性能和散热的情况下，把磁钢做得这么薄而小，只有添加重稀土。在中国实施稀土出口管制的情况下，随便它们弄到稀土，多半也舍不得用在这玩意儿上。
换句话说，能提供这种电机的基本上只有中国一家。
再就是飞艇和蒙皮的问题。
这个问题，是由中国科学院空天院解决的。
上文说过，飞艇的难点是要在高空乱流之下依然稳如老狗，背后就涉及浮空器姿态控制技术。
在科学界，浮空器姿态控制是个鲜有人涉及的前沿学科。但巧的是，空天院恰恰在这个冷门技术上，几十年如一日地钻研。
空天院干嘛死磕这个技术呢？最大动因是支持国家级高空科考任务。
在青藏高原6000-9000m这个高度，目前还没有任何其他观测手段，可以完全做单点、长时间的大气垂直剖面观测，卫星和飞机都各有致命短板。
唯一希望是浮空艇。它不但可以在指定高度段长时间驻留，而且载重能力大，可以携带200kg级成套科学分析仪器，相当于一座移动的高空实验室！
要做出这样的浮空艇，最大难度就是飞行姿态控制。
青藏高原局地湍流非常猛烈，如果浮空艇随着气流猛烈摇摆，那么装着大量精密分析仪器的吊舱，也会跟着剧烈晃动，甚至直接报废。
空天院2017年立项“极目一号”浮空艇，为了解决昼夜温差导致的伸缩压力，给飞艇装了一套“呼吸系统”，主气囊充氦气，副气囊充空气，会像肺一样自主“呼吸”，热排气，冷充气，把内外压差锁住。
无数次风洞实验后，终于在2022年5月，“极目一号”浮空艇稳稳停在了海拔9032米，打破了浮空艇大气观测的世界纪录！
极目一号
临一云川浮空器的底层技术，就来自和空天院的合作。
当然，对于空天院来说，它跟临一云川合作的动力，绝不仅仅是拿点科研经费。
高空风电这种长时间连续驻空，会产生大量珍贵的实测数据，空天院有了数据反哺，团队以后发个顶刊不成问题，更重要的是通过不断迭代，让浮空器直接升级为新装备赛道，带来的收益、对国家的贡献，就远不止是高端科考平台那么简单了。
最后是缆绳的问题。
上文提到，高空风电的系留动力缆，要求又多又变态，中国是怎么搞出这种绳子的？
其实，就和高空电机继承车用煎饼电机技术一样，高空风电的动力缆，底层技术储备来自中国的深海电缆。
深海电缆这个技术，此前一直被西方垄断，一米卖到7000块人民币，有时候还买不到。后来中国选择自己造，主要是南海油气开发的需要。
2009年，中国正式启动深海脐带缆课题（863计划），同年中海油作为下游用户，联合东方电缆等国内企业启动了国产化攻关。
海上风电、深海油气、跨洋通信随之爆发，巨大的需求倒逼了上游材料的突破，深海电缆的国产化在2017-2020年之间已基本完成，水平位于世界一流，中国高性能碳纤维总产能也跃居全球第一。
深海电缆解决的问题，和高空电缆有些类似，都要在电缆里塞金属导体、光纤、高强度纤维，解决材料打架的问题和耐用性的问题。
当然，深海环境和高空环境又是不一样的，所以中间仍然需要做很多改进。
总之，技术的迁移遵循客观规律，首先是中国有成熟的深海电缆，才有了S1500千米以上高空动力缆的突破。
至此，浮空器的血管和神经终于接通了。
技术打通了，剩下的就是练了。
临一云川把练兵场设在了湖北荆门的航空试验基地，一年试飞几十次，飞控算法一周改一版。
当年西方一年就试几次，二者的迭代速度差着数量级。
2024年10月，S500在荆门升到500米，开局就破了美国保持的297米浮空风电高度纪录。
2026年1月，S2000在四川宜宾升到2000米，完成并网，全球首台面向城市场景的兆瓦级浮空风电系统。
2026年8月，S4000爬到4000米，升空、驻空、发电、回收，全流程打通，就是开头那一幕。
在商业化上，S1500和S2000两代产品，订单已签下近5亿元。
据顿天瑞介绍，他们的下一站就是平流层，S6000已经在路上，目标5兆瓦。
四
S4000按现有参数测算，度电成本大约0.18到0.21元，比陆上风电低30%以上。
这个数目前来看并不惊艳，还比不过三峡那种折旧完毕的老水电。但顿天瑞预计到2028年，能把度电成本打到3分钱，差不多是火电的十分之一！
很多人看到这里可能要激动了，那是不是“一度电3分”的时代就要到来呢？
先泼盆冷水，高空风电目前处于刚刚验证“可以实战”的阶段，但最终能实战多久还是个问号，距离大规模商业化还有很长距离。目前发的那点电，连朵浪花都掀不起来，真正扛大旗的还是传统风电、光伏这些老实人。
那我们搞高空风电，图什么？
图下一仗。
2025年，高空风电被正式写入国家“十五五”可再生能源规划，中国要将高空风电的标准、专利、装备、工程，全链条都攥在自己手里。
这将是中国第一次，在一个能源新赛道上，从第一天起就当规则制定者。
中国掌握成熟的高空风电技术后，首先将改写区域能源地图。
中国的风光资源集中在“三北”地区，而用电大户在东南沿海，电要通过几千公里的特高压线路才能送过去。
而高空风能，恰恰密布在华中、华东、华南上空。
很多人不知道，华中、华东、华南的地面风资源普遍偏弱，但是，离开地面两三千米之后，情况就完全不一样了。
这里有东亚低空急流和副热带环流两条大气环流带，借着这两条天然的“空中风道”，大风可以持续不断地刮。
而且这些地区普遍人口密集，城市和工业用地紧张，高空风电不占地，非常适合用来补充发电。
顿天瑞给过一个说法：全球高空风能约1800太瓦，只利用浦东新区的空域，就能稳定供应全国8%的电。
这个数字可能有争议，但大方向没问题。
未来，这些地区的高空风电，可以和海上风电形成风电双支柱，从而减少未来西电东送和大规模新建特高压的压力。
不过更重要的还是能源安全。
不管是石油、天然气还是用于核电的铀，都能被禁运，但是风呢？你禁一个给我试试？
就是平时，遇到台风过境、地震断网，以往靠柴油发电机，紧急发电，但往后一只浮空电站升上天，几个小时就能给一片灾区送上电，完全不受地形影响。
而我们大量的海岛、哨所、高原矿区，甚至在海外的复杂地形矿区，那些传统电网够不到的地方，从此也可以像放风筝一样，把电站“放”上去。
所以，攻关高空风电对中国来说，意义重大，不可偏废。
每个国家的国运，从来拴在能源上。
烧柴的年代，谁的森林多，谁说话算数；烧煤的年代，蒸汽机把英国推上王座；石油的年代，美国靠内燃机和美元锁死了世界。
每一次能源革命，牌桌都要重洗一次。只是前几次洗牌，中国都只能站在牌桌外看。
但这一次，中国坐在了牌桌上。
2025年，中国发电量10.58万亿度。其中，风电发电量1.13万亿度，比2008年翻了88倍。
2008年，我们的风电设备九成靠进口；2025年，全球每10台风机，8台是中国造。
欧盟那边呢？2025年总发电量2.79万亿度，居然比2008年还少了6000多亿度，整个欧洲的电，越发越少。就算风力发电量增加了4倍，达到4730亿度，也远远低于中国。
当S4000悬停在4000米高空，一根缆绳连着大地。
风还是那阵风。
只是这一次，接住它的手，换人了。
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