系留浮空器式高空风力发电技术于20世纪70年代能源危机时被提出。其发展背景源于高空风能优势：距地面500米以上高度，风速更稳定强劲，风能密度可达低空数倍，具有巨大开发潜力。
系留浮空器式高空风力发电技术利用充氦浮空器将发电机提升至数百米高空，通过系留缆绳传输电力。相比塔筒风机，它能突破重力限制，捕获更稳定强劲的高空风能，具有部署灵活、成本较低等特点，为偏远地区供电及应急能源提供新方案。当前主流系留浮空器有单涵道式系留浮空器、马格努斯系留浮空器、共轴双桨系留浮空器和双涵道系留浮空器四种。
单涵道式系留浮空器
单涵道式系留浮空器以美国Altaeros Energies公司的BAT与中国北京临一云川能源技术有限公司的S500型、S1000型为主要代表，适用于应急救援、通信保障等场景。
BAT主体为环形充气气囊，气囊中填充氦气。环形气囊形成的涵道中悬挂有一台轻质涡轮发电机；气囊外侧有三个或多个辅助翼。气囊下方连接有三根内置电缆的系留绳，三根系留绳末端连接在一起固定于地面绞盘。
S1000直径15米、长约30米，环翼直径22米。它采用引射扩散升力体涵道布局，核心技术体系包括广域低温气体循环技术、光量子风场遥感预测系统、晶振高功率密度直流发电系统。其应用场景可延展至应急救援、电力孤岛供电、通信保障等泛低空经济领域。该系统于2025年1月7日在江西共青城试飞成功，升空至1000米高度，发电功率超过100千瓦，刷新了当时浮空风电系统的升空高度和发电功率两项行业纪录。
马格努斯系留浮空器
马格努斯系留浮空器是马格电力公司生产的产品，并命名为MARS，当具有浮力的浮空器升空并在环境风中开始旋转，依据马格努斯效应，会有额外升力补充净升力。
马格努斯浮空器为非刚性结构，依靠氦气静升力升空（约为总重的两倍）。旋翼随风旋转（30-60转/分）产生马格努斯效应，提供额外气动升力，使升力随风速增加，且在风中倾斜角度较小（不超过45度）。气囊采用与防弹衣相同的高韧性编织材料，内外分别涂覆阻气与耐候涂层；通过副气囊调节压力，氦气泄漏率约每月0.5%，每4-6个月需补气，并配有紧急放气装置。该装置启动风速仅需1米/秒，其运行风速可超过28米/秒风速。尽管其效率是最佳传统（杆式安装）风力涡轮机的50%，但得益于高空稳定强风与更宽运行范围，整体容量系数得以补偿。
共轴双桨系留浮空器
共轴双桨系留浮空器由德国Aeerstatica Energy Airships公司生产，采用上下两组同轴反转旋翼设计。该结构能相互抵消旋转扭矩，提升升力效率与飞行稳定性。浮空器通过系留缆与地面连接，将高空捕获的风能转化为电能输送至地面。
双涵道系留浮空器
双涵道系留浮空器由北京临一云川能源技术公司制造，代表型号为S1500和S2000，采用主气囊与环翼构成的双涵道结构。主气囊提供基础浮力，环翼涵道通过气动效应加速气流，形成”风力加速器”，使风能利用率比传统风机提升20%以上。S1500型搭载12组发电机组，总功率1兆瓦，可在1500米高空运行。S2000型则升级至2000米高度、3兆瓦功率，噪音低于60分贝，适用于城市环境。
自系留浮空器式高空风力发电技术概念提出以来，国内外研究者围绕该方向开展了多维度探索，但全球范围内几家核心研发企业的尝试大多以失败告终。
现阶段，高空风电浮空器的工作高度覆盖100米至2000米区间，该空域工作环境恶劣，雨雪、强风等极端天气易引发非预期风险，这对浮空器蒙皮材料及系留绳的强度、韧性与耐候性提出了严苛要求。
多家浮空风电企业曾将目标市场锁定于偏远地区供电及应急救灾场景。在国外主电网难以覆盖的偏远地区，单位电价普遍较高，浮空风电在理想工况下的度电成本理论上仅为当地电价的四分之一，但需正视的是，浮空风电的不稳定性所产生的长期运维成本，可能完全抵消这一电价优势；而在应急救灾场景中，经济性并非首要考量因素，浮空风电设备在运输灵活性上，也难以与柴油发电机形成竞争优势。
来源：龙源设计院
