[发明专利]一种用于教学科研的小型分布式抽水蓄能系统

说明书

本发明公开了一种用于教学科研的小型分布式抽水蓄能系统，包括下水箱，所述下水箱的左侧连通有抽水水泵，所述抽水水泵的左侧固定连接有联轴器，所述联轴器的左侧固定连接有电动机，所述抽水水泵的顶部连通有出口调节阀，所述出口调节阀的顶部连通有上水主管道，所述上水主管道的顶部连通有出口阀，使用前，第一种模式是基于水体自然流动进行工作运行，出口调节阀处于全开态、阀门处于关闭态、出口阀处于全开态、入口调节阀处于关闭态、下水上主调节阀处于关闭态、下水下主调节阀处于全开态，上水过程：抽水水泵被电动机通过联轴器驱动，电动机经抽水电缆由第一变频器驱动进入工作状态，将下水箱中的水，提高到上水箱中储存起来。

技术领域

本发明涉及电力系统自动控制技术领域，具体为一种用于教学科研的小型分布式抽水蓄能系统。

背景技术

要构建清洁低碳安全高效的能源体系，控制化石能源总量，着力提高利用效能，实施可再生能源替代行动，深化电力体制改革，构建以新能源为主体的新型电力系统。普遍认为，需要配置足够的储能容量来解决以风电、光伏发电等为代表的新能源来带的间歇性、不稳定性、不可控性等特点给电力系统带来的挑战。

新型电力系统核心特征在于新能源占据主导地位，成为主要能源形式。随着我国碳达峰与碳中和目标的提出，新能源在一次能源消费中的比重不断增加，加速替代化石能源。未来我国电源装机规模将保持平稳较快增长，呈现出“风光领跑、多源协调”态势。在电源总装机容量中，陆上风电、光伏发电将是我国发展最快的电源类型，到2060年两者装机容量占比之和达到约60％，发电量占比之和达到约35％。未来新能源的广泛接入还将呈现智能灵活、友好并网、高效环保的特征。通过储能、交直流组网与多场景融合应用提升智能灵活；通过“风光水火储”多能互补、集群调度、气象大数据发电预测、广义虚拟同步技术，提升友好并网与主动支撑性能；通过新型风能捕捉与大叶轮、新型光伏电池、数字智能运维、环保材料提升效率与可靠性；并且构建灵活性火电机组、天然气与储氢调峰电站、储热与储能电站的调峰电源体系。

随着电力市场建设的深入，抽水蓄能等主体参与现货市场或辅助服务市场已成为可能。在环保考核、清洁能源全消纳等政策驱动下，抽水蓄能机组具备了发挥市场力的空间。在电力构成中，许多地区风电、光伏的比例不断增加，导致了一系列的问题，主要原因是风电光伏等新能源不稳定且难以预测，需要大量的备用容量。在风电、光伏比例大的区域，电力系统的稳定性处于危险之中，需要设置储能系统来解决上述问题。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，又称蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率，相对于其他类型(如电化学、飞轮等)储能优势明显，将会在越来越多地方进行建设和应用。

我国已经成为世界上抽水蓄能装机容量最大的国家。抽水蓄能电站能够在送端电网发挥高效调节作用，在受端电网快速削峰填谷，与特高压输电配合，能促进清洁能源大范围输送和消纳，抽水蓄能电站在未来新能源大规模接入电网、电力系统智能化程度越来越高的趋势下，将扮演越来越重要的角色，抽蓄电站将高效调节促清洁能源消纳，快速削峰填谷，以保障清洁能源安全入网。未来，全世界范围内将需要更多的蓄能容量。

抽蓄电站中有两个重要的部件：一是电动发电机(Motor Generator)同时具有发电机与电动机两种功能的电机,既可作为发电机由水轮机带动发电,又可转换成电动机带动水泵进行抽水。另一个是水泵水轮机转轮正向旋转时作为泵使用，反向旋转时作为水轮机使用的可逆式水力机械，是抽水蓄能电站的动力设备，水泵水轮机与反击式水轮机的适用水头范围基本一致。