未来综合能源利用系统虚拟仿真实验

　　能源的形式主要有煤、水能、风能、太阳能等，传统的发电类型为火力发电，但是在环境污染问题、化石能源急剧消耗的背景下，节能减排逐渐受到重视。《新时代的中国能源发展》白皮书显示，截至 2019 年底，我国可再生能源发电总装机容量为 7.9 亿千瓦，约占全球可再生能源发电总装机容量的 30％，其中水电、风电、光伏发电、生物质发电装机容量均位居世界首位。

　　可再生能源虽然有很多优点，但存在不稳定和波动性特点，且运维成本高、控制难度大、接入系统困难，因此要综合考虑，将可再生能源与传统能源相结合，形成多种能源互相补充的综合能源，最大化利用多种能源，以保证系统稳定运行，提高供电可靠性2. 2020年全国各类能源综合情况

　　（1）投资情况。2020年1～11月，全国主要发电企业电源工程完成投资4157亿元，同比增长43.5％。其中，水电894亿元，同比增长23.2％；火电448亿元，同比下降28.8％；核电285亿元，同比下降11.0％；风电2151亿元，同比增长109.9％。水电、核电、风电等清洁能源完成投资占电源完成投资的92.1％，比上年同期提高10.3％。

　　（2）装机情况。截至2020年11月底，全国发电装机容量为21.2亿千瓦，同比增长6.8％。其中，水电为3.7亿千瓦，同比增长3.4％；火电为12.3亿千瓦，同比增长4.1％；核电为4989万千瓦，同比增长2.4％；风电为2.4亿千瓦，同比增长17.5％；太阳能发电为2.3亿千瓦，同比增长19.8％。由以上数据可看出全国风电投资增长同比最多，而火电及核电投资同比皆下降；风电、太阳能装机同比增长最多

　　分布在用户端的能源综合利用系统。一次能源以气体燃料为主，可再生能源为辅，利用一切可以利用的资源；二次能源以分布在用户端的热电冷（值）联产为主，其他中央能源供应系统为辅，实现以直接满足用户多种需求的能源梯级利用，并通过中央能源供应系统提供支持和补充；在环境保护上，将部分污染分散化、资源化；在能源的输送和利用上分片布置，减少长距离输送能源的损失，有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。

　　（3）超级储能。现阶段的技术只能保证电能存储一定的容量及时限，又因发电与用电的不平衡，存在大量的弃风、弃水、弃光，而用电高峰期电能又不够用的矛盾关系。随着研究的深入，会研究出超级存储电能的技术，利用新能源发电、储能的协调控制，储能装置与能量转换装置的集成设计等，实现用电低谷期将大量电能存储起来、用电高峰期释放电能缓解用电压力。

　　本项目利用三维虚拟现实技术，以背山面海的地理场景搭建未来能源工厂的三维虚拟模型，大型虚拟现实交互式软件包括太阳能利用系统、煤的分级转化系统、燃气蒸汽联合循环系统、半焦室燃锅炉、多种污染物协同脱除系统、海水淡化系统、海藻养殖碳捕集系统、储能系统、电动汽车充电系统、液化天然气输送系统等。以上系统在同一场景中，其后台数据相互影响相互制约，形成一个有机的整体。

　　其中，太阳能利用系统采用蝶式太阳能与斯特林机结合的太阳能热利用系统，并具有太阳能光伏系统，煤的分级转化系统具有煤的分级转化的总体工艺过程框架，与分级利用系统仿真系统进行系统集成；燃气蒸汽联合循环系统衔接分级转化系统生成的合成气以及LNG液化天然气，包括燃机、燃机余热锅炉、汽轮机；未来综合能源利用系统虚拟仿真实验

　　海水淡化系统利用汽轮机乏汽及烟气余热进行海水淡化；海藻养殖碳捕集系统衔接烟气系统，在海边搭建海藻养殖池；储能系统具有储电、储热系统，包括钒液流电池储电系统；电动汽车充电系统具有电动汽车充电系统；液化天然气输送系统具有LNG液化天然气输送系统，储存和输送来自海上运输的液化天然气。

　　能源工厂生产的电、天然气、热、水通过管网送往远处的一个虚拟城市（远景），海面具有LNG船及煤炭运输船，同时在仿真运行管理后台和仿真机里模型软件的支持下，提供从场景到内部结构，操作到实时数据的一体化教学仿真解决方案。同时将设备的结构原理等知识点穿插到本软件中，用户可以一边操作，一边看到现象，同时学习相关的原理。

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