2026届高三地理三轮微专题复习 导学案 高考地理中的浮空发电技术

该高中地理高考导学案聚焦浮空发电技术，整合大气垂直风速规律、产业区位因素、区域环境影响等核心考点，通过原理阐释、区位对比、真题案例构建知识链，引导学生以问题驱动自主梳理技术与地理环境的内在联系，形成结构化认知。 亮点在于融合综合思维与区域认知素养，设计“传统与浮空风电区位对比表”“东南丘陵推广优势分析”等任务，配套18道真题演练题实现自主诊断。学生通过案例分析与错题归因提升人地协调观，教师可依据学情数据实施分层指导，有效培养自主复习能力。

2026届高三地理微专题复习：高考地理中的浮空发电技术 一、 技术背景与地理原理 1.1 核心概念界定 浮空发电技术（Airborne Wind Energy, AWE），又称高空风能或风筝发电，是指利用系留气球、动力风筝或无人机等浮空器，携带发电装置或通过地面卷扬机系统，在距地面 200米至500米 甚至更高的高空捕获风能并转化为电能的技术。 技术突破点：突破了传统风力发电机塔架高度的限制（通常陆上风机轮毂高度低于150米），进入风速更大、更稳定的高空风层。 能量转换效率：根据贝茨定律及风能公式 ，风能与风速的立方成正比。高空风速的小幅提升可带来发电量的显著增长。 1.2 大气垂直风速廓线规律 从地理学角度理解，该技术的核心依据是近地面摩擦层与高空自由大气层的风速差异： 1. 近地面层（0-100m）：受地形起伏、植被覆盖、建筑物粗糙度影响大，摩擦力显著，导致风速减小且湍流强，风向不稳定。 2. 高空层（200m+）：随着海拔升高，地面摩擦力影响急剧减弱，风速随高度增加而增大，风向更加稳定持续。 3. 地理意义：浮空发电能够获取传统风机无法触及的优质风资源，特别是在低空风速不足但高空风丰富的地区具有独特优势。 二、 产业区位因素分析 浮空发电站的选址是自然条件与社会经济条件共同作用的结果，需运用综合思维进行多维考量。 2.1 自然区位条件（主导因素） 风能资源禀赋： 优选区域：年平均风速大、有效风时长、风向稳定的区域。如我国西北内陆、沿海开阔带、高原边缘区。 特殊优势区：低空风速一般但高空急流明显的区域（如部分内陆盆地边缘）。 气象安全性约束： 避开区域：雷暴频发区、强对流天气多发区、极端低温结冰区（冰载会破坏浮空器材料平衡）。 要求：高空大气环境相对平稳，保障系留缆绳的安全张力。 地形适应性： 低敏感度：对地表平整度要求极低。可在山地、丘陵、沙漠、戈壁等复杂地形部署，无需大规模平整土地。 2.2 社会经济区位条件 市场与输电距离： 靠近东部电力负荷中心可降低输电损耗和电网建设成本。 若位于偏远地区，需配套储能设施或依托特高压输电通道。 技术与人才支撑： 依赖航空航天、新材料（轻质高强纤维）、自动控制等高技术产业基础。 研发与维护需依托高校、科研院所密集区或高端装备制造基地。 政策与空域管理： 关键前置条件：低空空域的开放程度及空域协调机制。 政策支持：清洁能源补贴、碳交易市场机制、绿色金融支持。 2.3 【核心考点】与传统风电开发区位对比 比较维度 传统陆地风力发电 浮空发电（高空风能） 地理学解读 风资源获取 依赖近地面水平风，受地表粗糙度影响大，需寻找“风口”。 利用垂直方向高空风，受地表遮挡小，选址范围更广。 突破地形对近地面风的阻挡，拓展了风能开发的地理空间。 地形与土地 需大片平整土地建设基座、道路和吊装平台；山区施工难度极大。 地面仅需小型锚固站，占地面积仅为传统风电的1%-5%。 实现“立体用地”，下方土地可保留耕作、放牧或生态功能，土地集约度高。 建设与运维 塔架高耸，叶片巨大，运输安装困难，基础混凝土用量大，初始投资高。 设备轻量化，无需重型吊装，初始投资较低；但高空回收与维护技术要求高。 降低了基建对地质条件的依赖，但提高了对高技术劳动力的需求。 环境敏感度 噪音较大，视觉冲击强（巨大叶片旋转），对鸟类迁徙有显著阻挡效应。 噪音极低，视觉干扰较小；但需评估缆绳对高空飞鸟的潜在缠绕风险。 环境外部性不同，浮空发电在视觉和噪音污染上更具优势，但引入了新的空域生态风险。 三、 对区域地理环境的影响 3.1 有利影响（人地协调） 1. 优化能源结构，助力碳中和：提供稳定、清洁的可再生电力，减少化石能源消耗，降低区域碳排放，改善大气环境质量。 2. 缓解土地矛盾，提高利用率：在耕地保护红线和生态敏感区，浮空发电因其极小的占地 footprint，能缓解能源开发与土地资源的矛盾，实现经济与生态的双赢。 3. 驱动产业升级与转型：带动轻质材料、智能控制、航空制造等产业链发展，促进资源型地区向技术密集型地区转型，增加高技能就业岗位。 3.2 潜在挑战与风险 1. 空域安全风险：作业高度（200-500m）可能与通用航空、无人机物流及鸟类迁徙路径重叠，需建立严格的空域协调与监控机制。 2. 微气候与生态扰动：大规模阵列部署可能改变局部气流场；缆绳可能对昆虫和小型鸟类造成物理阻碍，需进行生物多样性影响评估。 3. 视觉景观影响：虽然单体影响小，但若在风景名胜区附近密集部署，可能改变天际线景观，需合理规划避让。 四、 备考启示与思维拓展 【例题】 为何在东南丘陵地区推广浮空发电比传统风电更具优势？请从地理角度分析。 【参考答案要点】 1. 地形适应性：东南丘陵地形破碎、起伏大，传统风电基建难度大、成本高；浮空发电对地表平整度要求低，部署灵活。 2. 风源特征：丘陵地区近地面受山体阻挡，风速小且湍流强；高空风受地形影响小，风速大且稳定，能量密度高。 3. 生态保护：东南地区林地珍贵，水土流失敏感。浮空发电占地极少，不破坏植被，利于保护生物多样性和水土保持。 4. 市场距离：东南沿海经济发达，电力需求大。就近开发可减少远距离输电损耗，提高能源供应安全性。 5、 典型试题 了解大气的垂直结构是我们探索自然，进行科学研究的重要知识基础。2024年，清华大学与北京某公司合作的浮空风力发电系统是一项具有国际引领价值的创新性绿色能源技术。下图示意大气垂直分层。据此完成下面小题。 1．为满足风速大、风向稳定且安全性高，用于浮空风力发电的充氦浮空器最可能位于（   ） A．① B．② C．③ D．④ 2．有关①层的研究领域，说法正确的是（   ） A．农业气象服务与大气污染监测 B．极光活动空间和流星观测技术研究 C．臭氧含量变化与航空飞行研究 D．无线短波通信与卫星通信研究 2026年1月5日，全球首台兆瓦级S2000浮空风力发电系统成功放飞至2000米高空，并顺利通过并网发电测试，其模块化设计支持24小时内完成拆装转场，成为供电困难地区的云端“充电宝”。当前，该系统已启动小批量生产。下图为S2000浮空风力发电系统。据此完成下面小题。 3．与传统风力发电方式相比，兆瓦级S2000浮空风力发电系统的突出优势是（   ） A．清洁无污染 B．安全系数高 C．发电效率高 D．应用市场广 4．该发电系统可应用场景包括（   ） ①偏远地区供电②远洋渔业捕捞③灾害应急救援④飞机起降导航 A．①③ B．①④ C．②③ D．②④ 5．浮空风电系统产业化能够（   ） A．替代传统发电系统 B．带动相关产业发展 C．完善地区电网布局 D．实现产业转型升级 2025年1月，“浮空风力发电系统”在江西省实现首次飞至1000米高空并稳定发电，刷新行业世界纪录。该系统利用充氦浮空器（下图），将轻量化的发电机组运升至设定高度，风力涡轮发电机快速旋转，将风能高效转化为电能，通过系留线缆将电能传输至地面装备。据此完成下面小题。 6．推广“浮空风力发电系统”对区域能源安全的意义是（   ） A．提升能源储备能力 B．解决电力孤岛问题 C．减少温室气体排放 D．降低能源传输损耗 7．除江西省外，以下地区最适合推广“浮空风力发电系统”的是（   ） A．四川盆地 B．东北平原 C．塔里木盆地 D．东南丘陵 2025年9月，我国自主研制的S1500浮空风力发电系统在新疆哈密完成试验。该系统将发电机组升至约1500米高空，利用系留缆绳输电，未来可在偏远地区、戈壁荒漠等场景应用。下图为S1500浮空风力发电系统景观图。据此完成下面小题。 8．与传统风电系统相比，该系统将发电机组升至1500米高空，其主要优势是（   ） ①风能稳定且丰富②运维技术难度小③受下垫面影响小④大气对流运动强 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 9．浮空风力发电系统未来可布局于偏远地区和戈壁荒漠，主要是因为该类地区（   ） A．低空空域闲置，适飞空域申请限制少 B．地势平坦开阔，便于设备运输和安装 C．常规能源匮乏，供电缺口相对较明显 D．土地资源丰富，便于大规模机组铺设 10．从能源安全角度，浮空风电技术突破对我国发展的重要意义有（   ） ①减少碳排总量，实现清洁能源替代②拓展应用场景，提升区域供电能力 ③消除油气依存，保障国家能源安全④优化能源结构，助力实现双碳目标 A．①② B．①③ C．②④ D．③④ 距地面500米至10000米的高空风能是一种储量丰、分布广的可再生清洁能源。2024年10月10日，S500型涵道式浮空风力发电系统（如下图）在湖北荆门成功发电。该发电系统的充氢浮空器通过内置发电机组实现高空发电，同时可搭载照明、通信等设备，服务特定应用场景。据此完成下面小题。 11．与地面相比，高空风能资源开发价值更高的原因是高空（   ） ①风速更大②风速风向更稳定③空气密度更小④空气污染更小 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 12．与常规低空风力发电相比，高空风力发电（   ） A．清洁可再生 B．技术要求更低 C．生态破坏大 D．环境适应性强 13．推测S500型涵道式浮空风力发电系统的应用场景最可能是（   ） A．抗洪救灾 B．地震监测 C．公共交通 D．快递物流 浮空风力发电系统依靠浮空器捕获高空高速风能，经发电模块发电，并通过系留线缆将电能输回地面。2024—2025年，我国浮空风力发电系统试验高度从500米高空攀升至1500米高空2025年9月，我国研发的全球首台兆瓦级商用浮空风力发电系统试飞成功，标志着我国为全球能源转型贡献了又一个中国方案。下图为浮空风力发电系统示意图。完成下面小题。 14．与传统风力发电相比，浮空风力发电的主要优点是（   ） A．大气污染较小 B．提供可再生电力 C．技术更加成熟 D．地表生态破坏小 15．我国将浮空风力发电系统从500米升高至1500米的主要目的是（   ） A．提高发电效率 B．远离地面人群 C．降低天气干扰 D．便于实时监测 16．目前，浮空风力发电系统适合应用在（   ） ①城市中心区②待救援灾区③海岛④沿海地区 A．①② B．①④ C．②③ D．③④ 2025年9月，我国自主研发的S1500型浮空风力发电系统在新疆哈密戈壁滩试飞成功。该系统形似飞艇（如下图），可升至1500米高空，利用高空稳定强劲的风力发电，预示着我国“向天要电”取得了进一步突破。据此完成下面小题。 17．浮空风电系统试飞位于大气的（   ） A．对流层 B．平流层 C．高层大气 D．臭氧层 18．该系统选择在哈密戈壁滩试飞，有利的自然条件是（   ） ①地面温度较高对流旺盛  ②植被稀少地面摩擦力小 ③晴天多能见度高便于观测  ④城镇稀疏人为干扰较少 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 学科网（北京）股份有限公司 $ 参考答案2026届高三地理微专题复习：高考地理中的浮空发电技术 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 B A C A B B C B A C 题号 11 12 13 14 15 16 17 18 答案 A D A D A C A B 1．B 2．A 【解析】1．大气稳定，且水汽杂质少，风力摩擦力小，因此平流层的高空风具有风速大、分布广、稳定性高的特点，且距离地面远，受地面影响较小。据图可知②位于12~50km的高度，应为平流层，B正确，ACD错误。故选B。 2．据图高度信息和温度信息可知①为对流层，人类生活在对流层底部，与人类关系最为密切。农业气象服务与大气污染监测属于对流层研究领域，A正确；极光活动空间和流星观测技术研究、无线短波通信与卫星通信研究主要属于高层大气的研究领域，BD错误；臭氧层位于平流层，因此臭氧含量变化与航空飞行研究主要属于平流层研究领域，C错误。故选A。 【点睛】对流层：低纬17—18千米，中纬10—12千米，高纬8—9千米；气温随高度增加而递减；人类生活在对流层底部，与人类关系最为密切。平流层：自对流层顶到50—55千米；下层随高度变化很小，30千米以上气温随高度增加而迅速上升；臭氧大量吸收紫外线，为人类生存环境的天然屏障，大气稳定，利于高空飞行。高层大气：自平流层顶以上到大气上界2000—3000千米；80—500千米高空有若干电离层，能反射无线电通信。 3．C 4．A 5．B 【解析】3．传统风力发电同样属于清洁能源，清洁无污染是二者共同特点，不是该系统的突出优势，A错误。 该系统浮空在2000米高空，受气象条件影响大，安全系数并不比地面传统风电更高，B错误。 近地面海拔越高风力越大、风力稳定性越强，该系统可到2000米高空利用更丰富稳定的风力资源，和传统低空风电相比，发电效率更高，C正确。 传统风电发展成熟，应用市场比该新型发电系统更广，D错误。 4．该系统模块化设计支持快速拆装转场，且不依赖地面基础设施，可为偏远地区、灾区等供电困难地区提供临时或应急电力，①③正确，A符合题意。 远洋渔业捕捞通常远离大陆，船只作业依赖自身发电或岸基补给，该系统需固定于陆域或大型平台，难以随渔船移动供电，②错误。飞机起降导航依赖稳定的地面导航台站，浮空系统受风力影响可能晃动，不适合作为固定导航设施，④错误。故排除B、C、D。 5．浮空风电目前仅作为补充供电方式，无法替代传统发电系统，A错误。 新兴产业产业化发展，会带动上下游原材料、装备制造、运营服务等相关产业发展，B正确。 该系统主要服务于小范围零散供电，不需要接入区域主干电网，不会改变完善地区电网布局，C错误。 单一新兴发电产业的产业化不足以推动全社会产业实现整体转型升级，D错误。 6．B 7．C 【解析】6．根据材料对“浮空风力发电系统”的介绍可知，“浮空风力发电系统”可以解决一些偏远山区、海岛等地区由于地形复杂、交通不便等因素，传统电网覆盖难度大形成的电力孤岛问题，B正确；该系统不涉及能源储备，无法提升能源储备能力，A错误；减少温室气体排放属于环境安全，不是能源安全，C错误；风能转化为电能，需要通过系留线缆将电能传输至地面装备，仍然涉及能源传输，不能降低能源传输损耗，D错误。故选B。 7．“浮空风力发电系统”适合在风力资源丰富且地形相对开阔、对地面设施限制小的区域。塔里木盆地气候干旱，多大风天气，风力资源丰富；且盆地内部地形平坦开阔，利于该系统布置，适合推广，C正确。四川盆地受地形阻挡，风力相对较小；东北平原和东南丘陵风力资源不如塔里木盆地丰富且稳定，ABD错误。故选C。 【点睛】新能源的开发利用条件分析：①资源的数量和质量（集群状况）；②市场需求量或与市场的距离；③资金与技术水平。新能源开发一般投资大，技术水平要求高；④太阳能风能的开发占地面积广，需要广阔的土地条件；生物能的开发需要考虑靠近原料地；水能的开发需要考虑建坝条件；核能的开发需要考虑当地常规能源缺乏以及技术水平、资金等；⑤其他条件：如基础设施（如电网线路建设等）、交通便捷度（利于设备运入等）、生态环境等。 8．B 9．A 10．C 【解析】8．传统风电多布局在近地面，近地面风受下垫面地形、障碍物摩擦影响大，风能不稳定且储量较小。该系统升至1500米高空，远离下垫面，受下垫面影响小，风能更稳定、更丰富，①③正确。 高空运维需要更高的技术，难度远大于近地面传统风电，②错误。 高空温度更低，对流运动更弱，④错误。 9．该系统需要占用1500米低空空域，偏远地区、戈壁荒漠人口稀少，人类活动少，低空空域闲置，适飞空域申请限制少，适合布局，A正确。 偏远地区交通基础设施落后，不利于设备运输和安装，B错误。 我国西北戈壁荒漠等区域常规能源（煤炭、油气）丰富，C错误。 该系统为浮空式发电，占用土地少，不需要大规模铺设机组占用土地，D错误。 10．目前我国能源结构仍以化石能源为主，浮空风电技术突破无法实现清洁能源完全替代，也不能完全消除油气依存，①③错误。 浮空风电技术突破拓展了风能开发的应用场景，能够提升偏远、荒漠等区域的供电能力，增强我国能源供应稳定性，②正确。 浮空风电技术突破增加了清洁能源占比，优化了能源结构，可减少对海外化石能源的依赖，保障国家能源安全，也助力我国“双碳”目标实现，④正确。 11．A 12．D 13．A 【解析】11．高空受地面摩擦力影响小，风速通常比地面大，风速大意味着风能资源丰富，开发价值高，①正确；高空受地形、建筑物等影响小，风速和风向相对地面更为稳定，有利于风力发电的稳定运行，提高发电效率，开发价值高，②正确；空气密度小会使风能密度降低，不利于风能资源的开发，不是高空风能资源开发价值高的原因，③错误；空气污染程度与风能资源的开发价值并无直接关联，不是高空风能资源开发价值高的主要原因，④错误。综上所述，A正确，BCD错误。故选A。 12．无论是高空风力发电还是常规低空风力发电，都是利用风能，风能属于清洁可再生能源，A错误；高空风力发电需要在高空进行发电，涉及到充氢浮空器、内置发电机组等复杂设备和技术，技术要求比常规低空风力发电更高，B错误；风力发电本身对生态环境的影响较小，高空风力发电和常规低空风力发电在生态破坏方面差异不大，且相对来说风力发电属于较为环保的能源开发方式，C错误；高空风力发电受地面地形、建筑物等限制小，可以在更多不同的环境中进行发电，环境适应性强，这是其相对常规低空风力发电的优势，D正确。故选D。 13．S500型涵道式浮空风力发电系统可搭载照明、通信等设备，在抗洪救灾时，可以为灾区提供照明和通信保障，具有实际应用价值，A正确；地震监测主要依靠专业的地震监测设备和技术，该发电系统主要功能是发电以及搭载一些特定设备服务特定场景，无法监测地震，B错误；公共交通主要涉及车辆、轨道等设施以及运营管理等方面，与该发电系统的功能和特点不匹配，C错误；快递物流主要涉及货物的运输、分拣、配送等环节，该发电系统无法直接应用于快递物流领域，D错误。故选A。 【点睛】新能源的开发利用条件分析：①资源的数量和质量（集群状况）；②市场需求量或与市场的距离；③资金与技术水平。新能源开发一般投资大，技术水平要求高；④太阳能风能的开发占地面积广，需要广阔的土地条件；生物能的开发需要考虑靠近原料地；水能的开发需要考虑建坝条件；核能的开发需要考虑当地常规能源缺乏以及技术水平、资金等；⑤其他条件：如基础设施（如电网线路建设等）、交通便捷度（利于设备运入等）、生态环境等。 14．D 15．A 16．C 【详解】14．浮空风力发电依靠浮空器捕获高空高速风能，通过系留线缆将电能传输回地面，而传统风力发电是通过修建众多且庞大的塔筒支撑风轮，在风力的作用下旋转发电机发电。浮空风力发电与传统风力发电产出的都是清洁电能，均提供可再生电力，对大气污染均较小，AB错误； 相比于传统风力发电，浮空风力发电无需在地表修建巨大的塔筒，对地表生态环境的破坏较小，D正确； 从技术角度看，目前浮空风力发电仍处于研发阶段，尚未实现大规模商业化应用，技术成熟度较低，C错误。 15．结合所学知识可知，与高空的风相比，近地面的风因受摩擦力影响风速较小，作为浮空风力发电系统，其依靠浮空器捕获高空高速风能来发电，故我国将浮空风力发电系统试验高度升高主要是为了利用更高速的风，从而获取更多的电能，即提高发电效率，A正确； 浮空风力发电系统多建造在开阔区域，与地面人群相距较远，故而远离地面人群并非将高度升高的主要目的，B错误； 1500米高度仍然会受到高空风、云雨、雷电等天气现象的影响，甚至部分天气干扰可能比500米高度更大，C错误； 对发电系统的实时监测依赖其所搭载的传感器和地面控制中心，高度提升对增强实时监测便利性的影响极小，D错误。 16．城市中心区人口密集、高楼林立，空域管控严格，浮空风力发电系统的升空和运行容易与城市交通、建筑规划等产生冲突，因此城市中心区不是理想应用场所，①错误； 根据材料信息可推知，浮空风力发电系统可布局在发电基础设施不完善或基建能力相对较弱的地区，适合应用于灾区救援等场景中，适宜在海岛、戈壁、矿区、边防哨所等电力孤岛地区应用，②③正确； 沿海地区虽然风能资源丰富，但已有成熟的海上风电和陆上风电技术，浮空风力发电系统目前仍处于研发阶段，其在沿海地区的竞争力弱于传统风力发电，因此沿海地区不是最适合的应用场所，④错误。 17．A 18．B 【解析】17．结合所学知识，对流层平均高度在低纬度约17-18km，中纬度10-12km，高纬度8-9km；据题中信息，浮空系统可升至1500米高空，1500米完全位于对流层范围内，A正确；平流层、高层大气和臭氧层均高于1500米，B、C、D错误。故选A。 18．强对流会导致气流不稳定，不利于浮空系统平稳悬停发电，①错误；戈壁滩地表裸露，减少对近地面气流的摩擦扰动，利于高空稳定风力形成，②正确；哈密属温带大陆性气候，降水少、大气透明度高，便于飞行器观测和数据采集，③正确；城镇稀疏人为干扰较少，不属于自然条件，④错误。综上，B正确，A、C、D错误。故选B。 【点睛】大气自下而上分为对流层、平流层和高层大气。对流层集中了大部分水汽和尘埃，气温随高度升高而降低，天气现象活跃；平流层含臭氧层，吸收紫外线，气温随高度上升而升高，气流平稳利于飞行；高层大气空气稀薄，含电离层，能反射无线电波，气温先降后升，受太阳辐射影响显著。 答案第1页，共2页 答案第1页，共2页 学科网（北京）股份有限公司 $