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新能源风力发电技术与自动化技术研究
Research on New Energy Wind Power Generation Technology and Automation Technology

器对高空风能进行捕获，将风的动能转化为机械能，再通过发电装置将机械能转
化为电能。近年来，高空风力发电技术已经成为国内外工程实践以及科学研究的
热点，高空风力发电技术研究主要包含系统设计技术、控制技术、制造技术等方面。

（一）高空风力发电系统设计
高空风力发电系统是实现高空风能捕获的主要技术，即采用系留式飞行器，
达到传统风力发电机组无法达到的高度，在此高度下捕获风能并将其转化为电能。
各类高空风力发电系统的设计各不相同，主要由飞行器、系留部件、发电机和地

面设施四部分组成，其中飞行器是高空风力发电系统中的核心部件。以飞行器为
研究对象，主要分为系留风筝式、系留飞行器式和系留浮空器式 3 种高空风力发
电系统设计类型。

1. 系留风筝式高空风力发电技术
系留风筝式高空风力发电技术通过 2 种方式实现：滑翔式系留风筝和伞梯状
系留风筝。滑翔伞式系留风筝通过控制滑翔伞在高空中按照特定轨迹运动，由滑
翔伞牵引系留绳带动发电机发电。伞梯状系留风筝通过控制风筝开闭，实现风筝
上下往返循环运动，带动发电机将动能转换为电能。系留风筝式技术采用发电机

置于地面，通过系留绳带动发电机的陆基发电技术路线。这种方法建设简单，成
本较低，能够避免因将发电机置于空中而导致空中部分质量过高而难以控制的难
题。但也带来了空中飞行部分“风筝”难以满足升力运动及做功运动相互耦合的
系统控制目标。在实现“风筝”平衡作用的同时，必然影响其做功运动，反之亦

然。因此，系留风筝式高空风力发电系统难以同时实现持续做功和保持平衡，这
就导致其电力输出的持续性和稳定性难以得到保障。相较于滑翔系留风筝，伞梯
状系留风筝飞行轨迹更加单一，飞行控制更加简单，在一定程度上克服了持续做
功及系统稳定的难题。伞梯状系留风筝式高空风力发电系统能够实现在复杂的风

力环境下稳定的电力输出，实现了高空风力发电技术从“能发电”到“稳定发电”
的突破。然而“风筝”需要进行伞梯状组合，建设材料、建设环节增多，因此其
风电场建设成本进一步增高。

2. 系留飞行器式高空风力发电技术
按发电机所在位置分类，系留飞行器式高空风力发电技术分为机载发电机式
系留飞行器和地面发电式系留飞行器。机载发电机式飞行器将永磁电机固定于飞
行器上，利用飞行器迎风飞行带动发电机发电，将风能转化为电能。通过系留绳

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