“象新力杯”全国大学生电力创新设计竞赛：以赛赋能电力智慧教育

更新时间：2024-10-25 15:02  浏览量：87

在科技创新日新月异的今天，电力行业作为国民经济的基石，正经历着前所未有的变革与挑战。为了培养更多具备创新思维与实践能力的高素质电力人才，自2022年起，“象新力杯”全国大学生电力创新设计竞赛应运而生，它不仅为广大学子搭建了一个展示自我、交流思想的舞台，更为我国电力行业的未来发展铺设了一条充满智慧与活力的道路。

一、激发创意，点燃青春梦想

“象新力杯”竞赛自首次启航以来，便以其独特的魅力和深远的意义吸引了全国各大高校学子的积极参与。这一赛事不仅聚焦于电力领域的前沿技术与发展趋势，更鼓励学生们勇于探索未知，敢于突破传统框架的束缚。在竞赛的舞台上，学生们将课堂上学到的理论知识与实际应用相结合，通过自主设计、团队协作，不断碰撞出创新的火花。从光伏发电的优化设计到智能电网的模拟仿真，从储能技术的创新应用到电力市场的智能调度，每一个项目都凝聚着学生们的智慧与汗水，展现了他们对电力未来的无限憧憬与追求。

二、配套软件，助力创新实践

为了更好地支持学生们的创新实践，“象新力杯”竞赛还配套开发了专业的设计软件。软件集成了电力系统分析、优化设计、仿真模拟等多种功能于一体，为学生们提供了一个便捷、高效的创新平台。通过使用该软件，学生们可以更加直观地理解电力系统的运行原理，更加精准地模拟各种工况下的电力行为，从而为自己的创新设计提供更加坚实的理论基础和数据支持。同时，软件还具备强大的数据分析与处理能力，能够帮助学生们快速发现设计中的不足与问题，进而进行有针对性的改进与优化。

三、智驭电力，共绘未来蓝图

“象新力杯”全国大学生电力创新设计竞赛的举办，不仅促进了高校之间的学术交流与合作，更为我国电力行业的未来发展注入了强大的智慧动力。通过这一赛事，我们欣喜地看到，越来越多的青年学子正以前所未有的热情投入到电力创新的浪潮中，他们用自己的智慧和汗水书写着电力行业的未来篇章。而这些优秀的创新成果，也必将在未来的电力行业中发挥重要作用，推动我国电力行业向更加高效、清洁、智能的方向发展。

四、热力系统工程设计软件简介

（一）热力系统仿真数学模型设计

启动实验，进入i-Calcu建模平台界面（软件安装建议全英文路径）。在左侧的项目面板中，单击RANKINE1项目的“default”分页，打开画布，检查项目模块及任务工程是否完整。

Ø 模块包括：简化锅炉、反动式透平级组、凝汽器、电动水泵、输入输出标签、控制系统模块、拓扑线；

Ø 任务工程包括：未连接完整的理想朗肯循环、缺少部分参数的控制调节系统。

1、制作热力系统数学模型工程

要求制作理想朗肯循环图形化系统数学模型，制作初温控制控制调节数学模型，步骤如下：

（1）使用将锅炉模块蒸汽出口端口与透平模块进汽端口连接，锅炉模块水进口端口与电动水泵出口端口连接，制作完整理想朗肯循环数学模型。

（2）双击中输入/输出变量标签，添加缺少的参数。

例：初温控制输入变量为 锅炉模块蒸汽出口温度 RANKINE1_M11_TSL。

（3）在建立好的数学仿真模型基础上，右键空白处选择数据入库中的normal进行预设数据入库。

（4）编译生成项目程序，此时仿真数学模型具备运行条件。

（5）运行平台，运行项目，检查仿真数学模型运行是否正常。

2、制作系统重点参数数学模型

使用设备模块中参数名称，编写并计算出朗肯循环热力系统的循环热效率，步骤如下：

（1）空白处右键-编辑，选择 代码-OnRun(cpp)，进入编写界面。

（2）通过参考资料查找循环热效率计算公式。

其中：h1为锅炉模块 蒸汽出口焓，h2为汽轮机模块 蒸汽出口焓，h3为凝汽器模块 凝结水出口焓，h4为电动水泵模块 给水出口焓。

（3）在编写界面中使用C语言编写公式计算循环热效率。

公式中参数需要使用参数名称进行编写，如“循环热效率”使用参数“EFF”，“h1”使用参数“M11_HSL”。

注意：

Ø 编写时复制的参数名称需要删除前缀“LKXH_”，否则编译会失败。

Ø 计算代码结尾需要使用英文分号 ; 进行结束，否则编译会失败。

（4）在建立好的数学仿真模型基础上，右键空白处选择数据入库中的normal进行参数入库。

（5）编译生成项目程序，成功后即完成热力系统仿真数学模型设计。

如果编译失败，会看到以下提示。

可在编译输出框中查看失败原因，下图中失败原因是计算公式结尾没有写分号 ;

（6） 运行平台，运行项目，检查仿真数学模型运行是否正常。

（二）热力系统虚拟三维模型设计

使用键盘按键“alt+tab”切换到虚拟操作软件，点击按钮“进入比赛”。

点击右上角按钮，进入编辑模式。

边框变为黄色的设备及界面，均可以左键点击进行参数设置。

1、设置系统主要设备控制及运行参数

1.1系统控制及运行参数设置

（1）编辑模式下，点击系统控制及运行参数界面，选择增加数据。

（2）参数设置中，名称自行输入中文名称（必须设置项）。

（3）设置显示参数（数据面板实时显示的实际值，必须设置项），点击后输入查询并选择参数。

例：主蒸汽温度的实际值是锅炉模块的 出口温度 RANKINE1_M11_TSL 。

（4）设置目标参数（数据面板不会显示的目标设定值，非必须设置项），点击后输入查询并选择参数。

例：主蒸汽温度的目标值是初温控制部分的 初温设定 RANKINE1_M24_CR 。

（5）点击“确定”，完成一个参数的设置。

1.2三维设备运行参数设置

（1）编辑模式下，点击朗肯循环设备三维模型：锅炉、汽轮机、凝汽器、给水泵。

（2）查询并选择设备的模块。模块名称为icalcu中设备模块的名称，选择该模块下任意参数，即可绑定该模块。

（3）点击确定完成设置，设置成功的设备将展示三维设备运行动画、连接管道、工质流动状态、设备运行数据。

2、设置系统重点参数展示

（1）编辑模式下，点击系统重点参数界面。

（2）参数设置中，名称自行输入中文名称。

（3）设置显示参数（界面实时显示的实际值），点击后输入查询并选择参数。

例：循环热效率是计算获得的数值，使用参数 RANKINE1_EFF 。

（4）选择数据格式。常规为小数点两位数据显示，百分比会自动换算成百分数显示，科学计数将使用科学计数法显示。

例：循环热效率需要选择百分数。

（5）设置该参数在显示时，指针动画展示的最小值、最大值，设置完成后，指针会根据实际值大小变化进行左右摆动。

例：循环热效率最小值为0，最大值为100。

（6）点击确定，完成设置。

3、制作系统状态参数坐标图

（1）编辑模式下，点击系统状态参数坐标图。

（2）根据参考资料中朗肯循环t-s图，设置状态点1、2、3、4、5、6的横纵坐标参数。

例：状态点1为锅炉模块出口蒸汽状态，X轴参数为 出口熵 RANKINE1_M11_SSL，Y轴参数为 出口温度 RANKINE1_M11_TSL。

（3） 设置完成后将实时生成朗肯循环t-s图，鼠标悬停各点可查看当前状态点数值。

（三）热力系统运行调试及探究

（1）非编辑模式下，点击系统控制及运行参数面板中需要调节的参数，根据任务书要求设置目标值。

（2）点击保存数据。

（3） 打开数据记录表，删除无效数据。

（4）点击“系统状态变化探究”按钮，进入探究分析界面。输入探究试题、选择横纵坐标、绘制曲线。

（4） 填写分析文字，完成实验。

（四）云存档

云存档可将当前实验数据和记录上传到网站平台进行保存，软件中有3处可完成云存档，网站平台中点击“继续实验”可使用云存档记录。

（1）虚拟操作软件主界面右上角按钮

（2）虚拟操作软件绘制曲线后探究分析界面。

（3）i-Calcu仿真建模平台保存按钮。

综上所述，“象新力杯”竞赛软件，作为电力智慧教学的重要载体，它不仅为参赛学生提供了展示自我、挑战自我的舞台，更为电力教育的发展探索出了一条智能化、创新化教学的新路径。