[發明專利]一種用于教學科研的小型分布式抽水蓄能系統

在審

• 申請號: 202210124149.5
• 申請日: 2022-02-10
• 公開（公告）號: CN114495662A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 宗寶東;任學鋒
• 申請（專利權）人: 煤炭工業太原設計研究院集團有限公司
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 天津垠坤知識產權代理有限公司 12248
• 代理人: 于德江;江潔

本發明公開了一種用于教學科研的小型分布式抽水蓄能系統，包括下水箱，所述下水箱的左側連通有抽水水泵，所述抽水水泵的左側固定連接有聯軸器，所述聯軸器的左側固定連接有電動機，所述抽水水泵的頂部連通有出口調節閥，所述出口調節閥的頂部連通有上水主管道，所述上水主管道的頂部連通有出口閥，使用前，第一種模式是基于水體自然流動進行工作運行，出口調節閥處于全開態、閥門處于關閉態、出口閥處于全開態、入口調節閥處于關閉態、下水上主調節閥處于關閉態、下水下主調節閥處于全開態，上水過程：抽水水泵被電動機通過聯軸器驅動，電動機經抽水電纜由第一變頻器驅動進入工作狀態，將下水箱中的水，提高到上水箱中儲存起來。

技術領域

本發明涉及電力系統自動控制技術領域，具體為一種用于教學科研的小型分布式抽水蓄能系統。

背景技術

要構建清潔低碳安全高效的能源體系，控制化石能源總量，著力提高利用效能，實施可再生能源替代行動，深化電力體制改革，構建以新能源為主體的新型電力系統。普遍認為，需要配置足夠的儲能容量來解決以風電、光伏發電等為代表的新能源來帶的間歇性、不穩定性、不可控性等特點給電力系統帶來的挑戰。

新型電力系統核心特征在于新能源占據主導地位，成為主要能源形式。隨著我國碳達峰與碳中和目標的提出，新能源在一次能源消費中的比重不斷增加，加速替代化石能源。未來我國電源裝機規模將保持平穩較快增長，呈現出“風光領跑、多源協調”態勢。在電源總裝機容量中，陸上風電、光伏發電將是我國發展最快的電源類型，到2060年兩者裝機容量占比之和達到約60％，發電量占比之和達到約35％。未來新能源的廣泛接入還將呈現智能靈活、友好并網、高效環保的特征。通過儲能、交直流組網與多場景融合應用提升智能靈活；通過“風光水火儲”多能互補、集群調度、氣象大數據發電預測、廣義虛擬同步技術，提升友好并網與主動支撐性能；通過新型風能捕捉與大葉輪、新型光伏電池、數字智能運維、環保材料提升效率與可靠性；并且構建靈活性火電機組、天然氣與儲氫調峰電站、儲熱與儲能電站的調峰電源體系。

隨著電力市場建設的深入，抽水蓄能等主體參與現貨市場或輔助服務市場已成為可能。在環保考核、清潔能源全消納等政策驅動下，抽水蓄能機組具備了發揮市場力的空間。在電力構成中，許多地區風電、光伏的比例不斷增加，導致了一系列的問題，主要原因是風電光伏等新能源不穩定且難以預測，需要大量的備用容量。在風電、光伏比例大的區域，電力系統的穩定性處于危險之中，需要設置儲能系統來解決上述問題。抽水蓄能電站利用電力負荷低谷時的電能抽水至上水庫，在電力負荷高峰期再放水至下水庫發電的水電站，又稱蓄能式水電站。它可將電網負荷低時的多余電能，轉變為電網高峰時期的高價值電能，還適于調頻、調相，穩定電力系統的周波和電壓，且宜為事故備用，還可提高系統中火電站和核電站的效率，相對于其他類型(如電化學、飛輪等)儲能優勢明顯，將會在越來越多地方進行建設和應用。

我國已經成為世界上抽水蓄能裝機容量最大的國家。抽水蓄能電站能夠在送端電網發揮高效調節作用，在受端電網快速削峰填谷，與特高壓輸電配合，能促進清潔能源大范圍輸送和消納，抽水蓄能電站在未來新能源大規模接入電網、電力系統智能化程度越來越高的趨勢下，將扮演越來越重要的角色，抽蓄電站將高效調節促清潔能源消納，快速削峰填谷，以保障清潔能源安全入網。未來，全世界范圍內將需要更多的蓄能容量。

抽蓄電站中有兩個重要的部件：一是電動發電機(Motor Generator)同時具有發電機與電動機兩種功能的電機,既可作為發電機由水輪機帶動發電,又可轉換成電動機帶動水泵進行抽水。另一個是水泵水輪機轉輪正向旋轉時作為泵使用，反向旋轉時作為水輪機使用的可逆式水力機械，是抽水蓄能電站的動力設備，水泵水輪機與反擊式水輪機的適用水頭范圍基本一致。