1.4.1 高空风能[1]

指距离地面300m以上的中、高空风能，这里将利用距离地面5000m的高空风能。

1.4.1.1可行性及原理

原理：通过将永磁体固定在飞行器的桨叶上，控制飞行器迎风飞行，使永磁体旋转以切割磁感线发电，再通过系留绳上的输电线将电能传至地面上的储能设备。

来源：利用距离地面5km处的高空风能。此处空气密度约为0.7366kg/m³，与地面相差不大，但风速却有地面的三倍左右，根据风能计算公式p = 0.5ρv³可知，其能量是地表的二十多倍。

1.4.1.2优势

①资源丰富：我国高空风能主要集中在华东地区，而位于中国东部沿海地区的花鸟岛更是理想的高空风能开发地。此处地表年均风速大于9m/s，而5km高空处风速约为30m/s，高空风能丰富。

②来源稳定：高空风常年不息且风力稳定。

③占地面积小：FEG系统中，永磁电机位于飞行器上，通过系留绳将电能引入地表的储能设备，占地面积小。

④几乎不造成环境污染。

⑤可以同时提供通信服务。

1.4.1.3劣势

①过多地使用可能导致气候变化，但因此处仅少量使用，故影响可忽略不计。

1.4.1.4计算

年发电时间为：

t = 6500h

共部署个数：

n = 5

总面积为：

S = n×πd²/4 = 392.7m²

所用立方数：

V = S×h1 + n×h2 + V0 ≈ 400 + 5×5000 + 4000 = 29400 （其中h1为桨叶的高度，因不满1m故计为1，h2为系留绳的高度，V0为储能设备的大小）

总功率为：

P = n×P1 = 1200kW

年发电量为：

W = Pt = 7800000kWh

1.4.2 海水温差能[2]

指海洋表层海水和深层海水之间的温差的热能。

1.4.2.1可行性及原理

原理：借助工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移，从而做工发电。

来源：花鸟岛的中部南北两面临海，在夏天具有较为丰富的海水温差能。夏天海面在25℃左右，而深度700m处温度约为5℃，可获取温差20℃左右的有效能量，而在冬季也能获得约10℃的有效能量。计一年有效供电时间为2880h。

1.4.2.2优势

①几乎不造成环境污染。

②来源相对稳定。

③可以同时生产淡水。（94m³/d）

1.4.2.3劣势

①花鸟岛在冬季的海水温差相对较小。

②设备自身耗能大。

1.4.2.4计算

计划建设一个输出功率为800kW的发电站。

占地面积：

S = πd²/4 = 19.635m²

所用立方数：

V = Sh ≈ 20000

年发电量：

W = Pt = 2304000kWh

1.4.3 太阳能

1.4.3.1可行性及原理

原理：略

来源：计划在房屋顶端铺设太阳能板，收集太阳能。

1.4.3.2优势

①清洁无污染

②技术成熟

1.4.3.3劣势

①能量来源不稳定

②能量密度低，约为1.2kWh/m²

③浙江年发电时数较低，在1000~2000h内

1.4.3.4计算

计划占地面积小于房屋总占地面积。

所用立方数计入房屋。

年发电量：

W=1.2kWh/m² × 8000m² × 1200h × 0.471 = 5425920kWh

1.4.4 能源储备

1.4.4.1 化石能源储备(该方案已弃用@deprecated)

计划向其他小组购买或外出开采总共363吨标准煤，足以维持100天的正常能量需求，以备应急使用。

1.4.4.2 电能储备

计划采用抽水蓄能的方式额外储备3721632kWh的能量，足以维持100天的正常能源需求。

计划在海拔为256m处的山上建设。据悉每一立方米水高度下降1m可发2.725Wh的电，计算可知其需要挖掘一个长100m，宽100m，高50m的长方体容器，其容器壁所用立方数为30000，计发电机组所用立方数为200。

1.4.5 能量输送

采用地下铺设银质线路的方式传输电能，如图。

[1]图片及部分数据来源于：高空风力发电发展现状及关键技术研究综述

[2]图片及部分数据来源于：海洋温差能发电循环系统热力学分析

[3]其他图片及数据来源于：百度

设备见：能源模块3——创新技术

负责人：Noy