距地面500米至10000米的高空风能是一种尚未被人类开发利用的新能源。研究表明，高空中蕴藏的风能远超人类社会总需能源的百倍以上。在风力发电站区域，地面风力密度低于每平方米1千瓦，而高空风力密度可达到每平方米5至10千瓦甚至更高。
在全球新能源竞赛日益激烈的背景下，高空风能发电凭借其绿色化、低成本和稳定性等优势，成为可再生能源领域的新宠。高空风能发电技术主要通过系留航空器装置将高空风能转换为电能，目前有三种主要技术路线：浮空式、系留风筝式和伞梯式。浮空式系统使用充氦浮空器将轻量化的发电机组升至高空，在高空直接利用风能发电并通过系留线缆传输至地面。
2025年9月19日至21日，清华大学电机系与临一云川、中科院空天院联合研制的世界首台兆瓦级高空风力发电系统——S1500型浮空风力发电系统，在新疆成功完成了首次试飞。该系统是目前全球规模最大、发电功率最高的浮空式高空风力发电装置，整体尺寸超过一个标准篮球场，主气囊与环翼结构共同构成独特的巨型涵道气动外形，提升了飞行稳定性和风能捕获效率。
S1500系统搭载12套互联的100千瓦风力发电机组，总设计额定功率超过1兆瓦，并通过高强度、轻量化的系留缆绳将电能安全传输至地面电网。S1500完全自主研制，可升空至1500米以上，年等效满发小时数逾4000小时，是陆上风电的2到3倍。根据风力发电原理，风中的能量与风速的三次方成正比。在离地面1500米的高空，风速大约是陆地上的三倍，因此电力输出可提高约27倍。
高空风力发电系统适用于应急救援、城市安保、通信保障、孤岛用电、零碳园区用电等多种场景。从经济效益来看，高空风能发电具有显著优势，常规风电年利用小时数约为3000小时，而高空风力发电可达6000小时，发电时间更长。此外，相比传统陆上风机，它不需要建设大吨位塔筒，可节省材料40%，并具备快速“转场”优势。然而，高空风能发电项目也面临空域管制的限制。
