抽水蓄能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

抽水蓄能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要提供于以抽水儲(chǔ)能為主課題的教學(xué)和研究工作，以水輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)為核心，可搭配沖擊式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元、FM-混流式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元、螺旋槳式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元以及卡普蘭水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元，共同構(gòu)成一個(gè)完整的抽水儲(chǔ)能模擬系統(tǒng)。

  水輪機(jī)綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)本身形成封閉水循環(huán)系統(tǒng)，包含儲(chǔ)水箱、配備變速裝置的標(biāo)準(zhǔn)離心泵和用于調(diào)節(jié)系統(tǒng)背壓的流量控制閥。各水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元?jiǎng)t各具特點(diǎn)，沖擊式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元采用自由射流或脈沖式水輪機(jī)，適用于高揚(yáng)程、低流速工況；混流式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元作為反應(yīng)式水輪機(jī)的一部分，適用于中等水頭和大流量工況；螺旋槳式水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)單元是軸向通流反應(yīng)渦輪機(jī)的一部分，適用于低水頭和大流量工況；卡普蘭水輪機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置采用軸流式設(shè)計(jì)，具備可調(diào)節(jié)葉片，適合低水頭和大流量工況。

  通過(guò)這些設(shè)備的組合，能夠模擬抽水儲(chǔ)能的整個(gè)過(guò)程，即利用離心泵將水從低位抽到高位儲(chǔ)存能量，在需要時(shí)讓水從高位流下，驅(qū)動(dòng)不同類(lèi)型的水輪機(jī)發(fā)電，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換與利用。

（一）基礎(chǔ)性能實(shí)驗(yàn)

1.離心泵特性研究

測(cè)定不同轉(zhuǎn)速下離心泵的揚(yáng)程、流量、軸功率及效率曲線，分析抽水過(guò)程中的能量消耗規(guī)律，為儲(chǔ)能階段的能耗優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

2.水輪機(jī)性能測(cè)試

針對(duì)沖擊式、混流式、螺旋槳式、卡普蘭水輪機(jī)，分別測(cè)定其在不同水頭、流量下的出力、效率及轉(zhuǎn)速特性，評(píng)估各類(lèi)水輪機(jī)在釋能階段的適配性。

（二）抽水儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)

1.儲(chǔ)能 - 釋能循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)

模擬完整抽水儲(chǔ)能過(guò)程：通過(guò)離心泵將水從低位儲(chǔ)水箱抽至高位（記錄抽水時(shí)間、能耗及流量），再開(kāi)啟水輪機(jī)釋放水流勢(shì)能（記錄發(fā)電功率、持續(xù)時(shí)間及效率），計(jì)算 “抽水能耗 - 發(fā)電收益" 的能量轉(zhuǎn)換比。

2.工況切換動(dòng)態(tài)特性實(shí)驗(yàn)

研究抽水與發(fā)電模式切換時(shí)的系統(tǒng)響應(yīng)：測(cè)定離心泵停機(jī)、水輪機(jī)啟動(dòng)的過(guò)渡過(guò)程中，壓力波動(dòng)、轉(zhuǎn)速變化及扭矩沖擊的動(dòng)態(tài)曲線，分析系統(tǒng)穩(wěn)定性。

3.不同水輪機(jī)釋能效率對(duì)比實(shí)驗(yàn)

在相同水頭（如20m）和流量（如150L/min）條件下，對(duì)比四類(lèi)水輪機(jī)的輸出功率與效率：

沖擊式水輪機(jī)（約100W，適用于高揚(yáng)程）

混流式水輪機(jī)（約100W，適用于中等水頭）

螺旋槳式水輪機(jī)（約10W，適用于低水頭）

卡普蘭水輪機(jī)（約14W，適用于低水頭且需效率優(yōu)化場(chǎng)景）

繪制 “水頭-效率" 對(duì)比曲線，驗(yàn)證不同水輪機(jī)在抽水儲(chǔ)能中的適用場(chǎng)景。

4.儲(chǔ)能容量與持續(xù)時(shí)間關(guān)聯(lián)實(shí)驗(yàn)

設(shè)定高位水箱的不同儲(chǔ)水量（如 50L/100L/200L），測(cè)定對(duì)應(yīng)儲(chǔ)水量下各類(lèi)水輪機(jī)的持續(xù)發(fā)電時(shí)間及平均功率，建立 “儲(chǔ)能容量 - 發(fā)電時(shí)長(zhǎng)" 數(shù)學(xué)模型。

5.系統(tǒng)綜合效率優(yōu)化實(shí)驗(yàn)

調(diào)節(jié)離心泵轉(zhuǎn)速（0~3000r/min）、水輪機(jī)導(dǎo)葉、噴嘴開(kāi)度，測(cè)定不同參數(shù)組合下系統(tǒng)的總效率（總效率 = 水輪機(jī)效率 × 離心泵效率），尋找運(yùn)行工況。