隨著新能源產業的迅猛發展,人才培養成為了新能源行業發展的關鍵。傳統的實訓教學方法已經無法滿足新能源行業的需求,虛擬仿真技術逐漸成為實訓教學的重要手段。虛擬仿真技術通過建立真實的場景模型,讓學生在虛擬環境中進行實踐操作,可以大大提高學生的實踐能力和學習效果。為助力高校虛擬仿真實訓基地建設,北京象新力新能源數智化虛擬仿真實訓基地系統解決方案應運而生。
該解決方案以虛擬仿真技術為基礎,將數字化和智能化的元素融入實訓教學中,實現了實踐操作和實驗測試的數字化、智能化和高效化,進一步提高了學生的實踐能力和學習效果,助推實訓教學改革的發展。
該解決方案基于象新力自研的數值仿真建模工具i-Calcu,為新能源行業提供了一種全新的實訓教學方式。學生可以在虛擬環境中進行實踐操作和實驗測試,不必面對現實環境中的各種風險和挑戰,不僅能提高學生的實踐能力和學習效果,同時該解決方案還能夠對學生的學習情況進行全程監控和評估,幫助教師更好地指導學生的學習和提高實踐能力。此外,新能源數智化虛擬仿真實訓基地系統解決方案還具有可復制性和可擴展性。在不同的實訓場景中,該系統可以根據需要進行調整和定制,滿足不同的教學需求。這一點在實踐中得到了廣泛應用,為新能源行業實訓教學改革的提供重要支撐。
象新力新能源類虛擬仿真項目案例(部分)
◎電化學電池設計與儲能運用虛擬仿真系統
◆應用客戶
上海電力大學
◆產品介紹
本軟件以電化學電池制作工藝和實際儲能應用場景為原型,通過三維虛擬仿真技術,建立電化學電池設計、電池功能設計及儲能應用三維場景模型。旨在讓學生了解電化學結構、原理及技術特點,了解電化學電池應用場景,可自主、探究地進行電池類型選擇設計、電池模組性能驗證、儲能場景模擬運行,以滿足不同負荷場景的需求。
◆實驗內容
儲能電站介紹、電站設備認知、BMS系統、考核答題、電站漫游認知、電化學電池設計、EMS系統
◆支撐課程
儲能技術原理、燃料電池技術、氫能及新型能源動力系統
◎太陽能光熱發電虛擬仿真實驗軟件
◆應用客戶
浙江大學、中國石油大學(華東)
◆產品介紹
本軟件以真實塔式熔鹽熱發電系統(常存10小時以上蓄熱的熔鹽熱發電系統)為原型。系統模型為100MW塔式熔鹽熱發電系統,包括定日鏡陣列、集熱系統、蓄熱系統、發電系統、控制系統等關鍵組成子系統。具備各個子系統的結構和工作原理展示,并配有拆解動畫和人機交互操作,進行光熱發電廠的生產運行,做到1:1真實還原。
◆產品特色
在DCS數據監控畫面中,對光熱電站運行數據(包括:定日鏡控制、吸熱器控制、鹽水換熱系統控制、冷熱鹽罐控制發電系統控制、空冷系統控制)集中到一張總覽畫面進行監控,可對光熱電站運行的各個系統數據模擬,畫面顯示主要參數,提供數據處理,曲線分析功能,體現對應參數變化的規律,并可實時調整設備的啟停操作。
效率云圖功能形象直觀地表現鏡場的工作狀態,與科研工作有很大交集,便于學生對鏡場的工作狀態有感性認識。仿真技術和動作捕捉技術讓學生在沉浸式環境中身臨其境地觀察光熱發電廠的全景,并通過動作進行交互,增加了教學的高效性和趣味性。
◆實驗內容
本實驗包含以下知識點:光熱發電講解,氣象參數介紹,塔式電站發電原理,塔式電廠設備,模擬運行,光線追蹤,DCS交互,查詢太陽參數,參數變化曲線,效率云圖等。
◆支撐課程
太陽能熱能利用原理與技術、工程熱力學、熱力發電廠、汽輪機原理、鍋爐原理、可再生能源與能源利用
◎風電場虛擬仿真軟件
◆應用客戶
清華大學、浙江大學、中南大學、廣西電力職業技術學院、內蒙古機電職業技術學院
◆產品介紹
風力發電是通過風力發電將風的動能轉為電能,通過該軟件可以了解風力發電原理以及風力發電使用的所有設備結構和功能。
本軟件主要以風力發電機組為對象,真實模擬風力發電的三維場景,通過整流、儲能、逆變等裝置將風力發電機組輸出的電能轉化為穩定的交流電輸出。
◆產品特色
以某實際風電場為原型建模。三維場景中主要包含有3MW風電機組、35kV高壓室、電容器組系統、保護室,220kV系統三維場景,110kV系統三維場景,變壓器系統。學生可進行場景漫游、實驗教學、巡檢和DCS控制。
本軟件主要進行風電場認知性學習,適用于教學,讓學生不去現場就對風電場的操作運行有一個深入了解;適用于學生的自主學習,讓學生通過相關的操作學習就可以了解風電場操作運行的相關知識,為培育相關的風電場的工作人員做準備;適用于培訓員工,將一些風電場實體場景難以展現的場景復原,加強員工對風電場的了解。
◆實驗內容
風機的類型與結構、風力發電儲能技術、風力發電系統風力發電原理、風力發電并離網運行
◆支撐課程
風力發電原理及技術、風電場運行與維護、風力發電系統虛擬仿真實訓
象新力新能源數智化虛擬仿真實訓基地系統解決方案的優勢可以歸納為以下五個方面:安全性、可重復性、便捷性、高效性和靈活性。
安全性,在實際操作和實驗過程中,由于涉及到大量的設備和工具,往往存在安全隱患。而虛擬仿真技術則可以提供安全的實踐環境,使學生可以在虛擬環境中進行實踐操作和實驗測試,避免了現實中可能出現的安全隱患。例如,在新能源行業中,風電和太陽能等項目都需要在戶外進行,而戶外環境中存在著許多風險,如雷電、地震、洪水等。使用虛擬仿真技術,可以在安全的環境中進行實踐操作和實驗測試,減少了學生在現實中的安全風險。
可重復性,在現實中,不同的環境和條件會對實踐操作和實驗測試產生影響,而虛擬仿真技術可以通過建立不同的虛擬環境和模擬實驗場景,實現對不同環境和條件下的實踐操作和實驗測試的可重復性。這一特點可以提高學生的實踐能力和學習效果,同時也可以為新能源行業的發展提供更加穩定和可靠的支持。
便捷性,學生可以在虛擬環境中進行實踐操作和實驗測試,不必面對現實環境中的各種限制和挑戰。這一特點可以提高教學效率和學生的學習效果,同時也可以為新能源行業的發展提供更加便捷和高效的支持。
高效性,通過虛擬仿真技術,學生可以在虛擬環境中進行實踐操作和實驗測試,可以進行多次重復實驗,這樣可以更加深入地了解實驗過程中的各種細節,同時也可以加快學生的學習速度和提高學生的學習效果。
靈活性,虛擬仿真技術可以根據需要進行定制和調整,以滿足不同的教學需求。例如,在新能源行業中,不同的項目需要進行不同的實踐操作和實驗測試,而虛擬仿真技術可以根據需要進行調整和定制,以適應不同項目的需求。
綜上所述,新能源數智化虛擬仿真實訓基地系統解決方案,為新能源專業數智化教學模式開展提供良好的技術環境和路徑選擇。虛擬仿真教學不僅能實現高自由度拓展教學功能,而且還具有交互性強和成本低廉的優點,其高性能和創新性對高素質復合型人才的培養具有積極的推動作用。既能有效增強學生對環境工程類課程學習興趣,更有助于提高學生實驗能力和創新思維的培養。