1、风能

大连地区具有较为丰富的风力资源，其中春、秋、冬季为全年风力较大时段。选址地附近100米高度月均风力最低约为4m/s，陆上最大月均风速6.56m/s，海上最大月均风速7.74m/s。

100米高度：海上年均6.15m/s。

80米高度：陆地年均5.21m/s；海上年均5.93m/s。（数据来源：格林威治平台）

30米高度：陆地年均4.52m/s；海上年均5.15m/s。（根据公式求出）

（一）风能设备与供给：

u 海上风电场

在距离大连市沿海10公里处设置海上风电场，采用水平轴风机，在发电机组附近采用转换器将电流转化为直流电再进行输送。

发电机组参考H171-5.0MW海上风电机组项目^[1]，部分数据如下：

我们将年均发电时长定为6.5个月（十月下旬到五月中旬），使用风力资源较为丰富的冬春季节，将发电机组水上高度设置85m，月均风速在7m/s左右，单机有效发电功率约为1.528MV。

根据大连市沿海风向分布图，每年风向主要为南-西南风和北-西北风，依靠水平轴风力发电机的可转向性，根据风向变化调整世界风机组的朝向，提高发电效率。

考虑到沿海较远，海底深度较大以及全年风速适中且平稳，几乎无台风的情况，所有风机采用海上浮动式平台，并设立海上浮动式变电站。根据前期能源需求，在海上建立4台风力发电机组，将电能预先集中处理后经由海底电缆输送回主世界，年发电总量为2860.4161wkwh，考虑到具体应用（参见下方供热系统建设），使用3台风机进行发电作业，总发电量为2145.312wkwh,1台风机为供热作业提供能量。

u 建筑+风电

主要采用FH-1000型垂直轴风力机(VAWT)^[2]，布置于建筑顶部以及路灯上部，相关数据如下：

单个风机占用平面面积为3.14㎡,在建筑物顶部按照14m间隔排列并考虑实际布置风机面积，一共安置144台风机，按照年均风速为5m/s,单台风机发电功率约为300w，每年发电总量为37.8432wkwh.

（二）风能直接制热：

辽宁省大连市冬季均温可保持在-10℃以上，历史极端低温为-28℃，可基本满足风力发电机的要求。同时，大连市作为北方地区，在冬季有集中供暖需求。为减少能源转化带来的能量损失，对冬季供暖做出如下安排：

冬季供暖所需热量主要依靠海上风电机使用风力机直驱蒸汽压缩式热泵系统，通过风力机、压缩机、热泵和储热设施，对冬季较大风能进行消纳，并满足世界冬季供暖需求。具体装置^[3]如图：

整体装置分为：风力机、齿轮箱、压缩机、换热器四部分，运行流程^[4]如下：

（1）风能驱动风力机转动，将风能转化为风力机的转动能；

（2）升速传动机构连接风力机低速轴和风力机高速轴，将风力机的转动能转化为压缩机的轴功；

（3）压缩机压缩循环工质做功，将压缩机的轴功转化为工质内能；

（4）循环工质从低温热源提取热量，向高温热源放出热量；

（5）蓄热装置将风速较大时溢出的热量储存起来，供其他供暖使用。

其中，制冷工质选用R134a（标准蒸发温度-26.5℃，凝固点-101.0℃）。通过调节压缩机转速，单台风机按照海上风电场供给能源数据和制热数据可求出，单机可制热2175.312wkwh，基本满足世界冬季供热需求。

2、太阳能

（一）太阳能设备与供给：

大连市光能资源主要分布在春、夏季，全年最大月均光辐射量在5月，为182.22kwh/㎡，最低月均光辐射量在12月，为66.64kwh/㎡，全年月均光辐射量为122.17kwh/㎡，元年等效满发小时数1387h。

（数据来源：格林威治平台）

光伏板在对光照无利用方式的建筑物的顶部，光伏电板安装将最大限度利用现有资源，使用VAWT设备建造空余位置，铺设大约9600㎡，建造倾角为20°，并设计总控制装备每季度调整一次倾角大小，调整范围为15-38°，设备设计效率为23%，采用已知技术，年产发电量为323.7wkwh。

（二）太阳能制冷：

为应对夏季所需制冷需求，同时消纳丰富的光照资源，在与已有光伏发电设备不冲突的位置建造光能制冷设备，并结合电网解决制冷缺口。其中，光能制冷设备^[5]如图：

制冷设备采用单效溴化锂-水吸收式制冷机为冷量输出单元，使用适合在100℃工况下工作的低温集热器，系统制冷效率为0.6-0.7，工作流程^[6]如下：

（1）稀溶液吸取来自液体蒸发装备的低压型蒸汽，散发热量并传递给冷却性工艺介质

（2）将溶液进行浓缩，将溶液转移到泵提压。

（3）转移到气体发生器，经高温载体给予加热，生成蒸汽。

（4）进入气体冷凝器冷凝。

（5）经过节流调解之后流入蒸发设备进行蒸发式制冷。

其中，集热器装置采用水平式集热器，铺设面积为4000㎡，装置工作时间段为每年夏季，5-9月，平均光照辐射强度将近160kw/㎡，预计制冷总量为176.64wkwh

3、生物质能与化石能源

（一）生物质能设备与供给：

    为解决部分能量损失问题，世界采用生物质能发电技术，具体技术路线为生物质气化发电，使用生产生活中的植物废弃秸秆、难以回收的生活垃圾、人畜排泄物等作为原料，使用循环流化床汽化炉，实现生物质发电目的，并辅以余热供暖，具体设备^[7]如图：

具体流程^[8]如下：

（1）原料粉碎预处理

（2）将原料根据使用目的，经热解（化学过程）或生物厌氧发酵过程，转化为生物质气

（3）作为燃气的生物质气处理后送达用户，发电用生物质气进入二轮重整

（4）推动燃气机发电，发电过程中产生的余热通过集中供暖管道加以利用，实现发热。

全流程中碳转化率为80-90%，合成气热值为5.14MJ/m³，在平均日产200立方米的产能下，以热机效率30%计，每年发电总量为3.13wkwh。

（二）生物质能与三废处理，化石能源使用：

生物质能发电的利用，可以结合世界中的工业、农业以及居民日常生活，将产生的废弃物进行再利用，有效实现能量的多级利用，提高能量利用率。同时，在发电过程中的厌氧发酵环节，可以将废水、废物中的有机物转化为生物质气中的能量，方便了之后的能量利用。

使用生物质能的发电总量比较小，但是可以帮助解决世界难以解决的废物问题，有效通过废物再利用发电以及取暖的方式，将最终整体世界的废弃物排放量降到更低，减少人工填埋对于世界土地资源的浪费以及废水对水资源的污染，同时可以通过对废气的集中收集，对其中产生的甲烷等可利用的燃气资源进行处理，减少有害气体排放。

化石能源处理方面，世界保留小型燃煤设备，以应对不时之需。正常状况下，不使用燃煤发电，对该电力设备定时检修。

4、储能设备

鉴于新能源供给的不稳定性，本世界建立一定的储能设施实现“削峰填谷”。主要时段为：夜间用电与日间光伏发电；冬季发电与夏季利用，以及可能出现的因为风力较弱或者阴天导致日照不足造成的临时性供电调峰。

（一）蓄电池储能：

以磷酸铁锂蓄电池阵列作为储能设备，在发电高峰期将剩余电力转化为化学能加以储存。

蓄电池存放要求^[9]为蓄电池室温度为15-30℃，一般应为25℃，保持良好通风照明。为达到此要求，蓄电池室将设计位于地面以下3米处，并加装温度调节系统和湿度调节系统。照明系统使用防爆灯，照明线采用耐酸绝缘导线，用暗线敷设，其余配套电力设施安装在蓄电池室外。

与本世界相关的蓄电池总装机容量为69wkwh，其中中央电站(合作项目）34.4wkwh，单独蓄电站600m³ 。中央电站蓄电池共计1200m³ ，双方各占一半，蓄能量均为34.6wkwh

（二）氢能储能：

为防止单一储能模式的不确定性，使用氢能储能方式调节蓄电池储能量以及供电量。

储能时，将多余电力通过水电解装置产生氢气，电解装置使用制氢动态响应速度快、抗电源负荷波动性强，适合在氢储能调峰站使用的PEM装置^[10]。

发电装置采用电化学原理，通过氢氧燃料电池进行发电，有效提高能量利用效率。在储氢部分效率为65-75%，电化学发电效率为50%，综合利用效率为35%。结合氢气热值与膨胀系数比，建立容积3200m³液化储氢室，外套绝热材料，实现储氢蓄能，设计最大蓄能量（以氢气计）为954.65wkwh,氢能储能安装位置在中央电站。

5、合作电网

本世界与虚想国护卫队合作建立中央电站以及电网，有效利用大空间尺度的能源来源，利用统一调度“削峰填谷”，保证双方电力供应的基本稳定。

具体数据参见上文，具体合作细则参见“外交”模块。

总体上，全世界年发电总量（不计制热制冷能量）为2510.0wkwh，并为中央电站设计储能1058.25wkwh。

参考文献及部分数据来源：

^[1] 韩华丽，刘亚林，王灿，五兆瓦级海上风电机组提质增效技术及应用，Frontiers Journals

^[2] 安徽方永新能源科技有限公司产品资料

^[3] 韩帅，风能热泵直接制热系统建模与仿真研究，工程科技Ⅱ辑

^[4] 钟晓辉，风力机直驱蒸汽压缩式热泵系统实验研究，热科学与技术

^[5] 徐震原，基于太阳能利用的溴化锂—水变效吸收式制冷的循环与系统研究，工程科技Ⅱ辑

^[6] 段仕民，太阳能制冷空调技术工程应用的一些温度探析

^[7] 常圣强，生物质气化发电技术研究进展，工程科技Ⅱ辑

^[8] 田晓东，张典，陆军，浅论生物质能源和生物质能发电，工程科技Ⅱ辑

^[9] 周霄，蓄能电站直流系统蓄电池选型及安装调试的研究，工程科技Ⅱ辑

^[10] 储能细分赛道-氢储能，知乎