一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台技术方案

一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，它包括能源管理系统，发电系统、储能系统、用电系统均与能源管理系统连接，能源管理系统包括制冷制热模块，发电系统包括光伏发电模块，用电系统包括制冷制热系统，发电系统分别与用电系统、储能系统连接，包括抽水蓄能模块，抽水蓄能模块包括上库水箱、下库水箱，上库水箱与下库水箱之间通过第一管体连接，在第一管体上设有导叶以及可逆式发电机机组。本发明专利技术的目的是为了提供一种能直观的展示多种交互的能源在电能产生、变换和存储上的过程的生态系统实验平台。

A Multipurpose Ecosystem Experimental Platform for Teaching and Scientific Research

A multi-functional experimental platform of ecological system suitable for teaching and scientific research consists of energy management system, power generation system, energy storage system and power supply system, which are connected with energy management system. Energy management system includes refrigeration and heating module, power generation system includes photovoltaic power generation module, power generation system includes refrigeration and heating system, and power generation system is connected with power consumption system and energy storage system respectively. It includes pumped storage module, which includes upper reservoir water tank and lower reservoir water tank. The upper reservoir water tank and lower reservoir water tank are connected through the first pipe body, and the first pipe body is provided with guide vanes and reversible generator units. The object of the present invention is to provide an ecosystem experimental platform which can visually display the processes of energy generation, transformation and storage.

【技术实现步骤摘要】
一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台
本专利技术涉及综合能源平台建设，具体涉及一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，有助于综合能源系统的发展，并推进教学培训与科学研究。
技术介绍
2016年7月，为加快推进多能互补集成优化示范工程建设，国家发改委和国家能源局发布《关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见》。意见的出台，旨在加快推进多能互补集成优化示范工程建设，提高能源系统效率，增加有效供给，满足合理需求，带动有效投资，促进经济稳定增长。而比较传统的微电网实验室主要集中在电能的产生、变换和存储方面，与其他的能源交互不多且大部分以展示为主，不能达到教学与科研的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了提供一种能直观的展示多种交互的能源在电能产生、变换和存储上的过程的生态系统实验平台。一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，它包括能源管理系统，发电系统、储能系统、用电系统均与能源管理系统连接，能源管理系统包括制冷制热模块，发电系统包括光伏发电模块，用电系统包括制冷制热系统，发电系统分别与用电系统、储能系统连接，包括抽水蓄能模块，抽水蓄能模块包括上库水箱、下库水箱，上库水箱与下库水箱之间通过第一管体连接，在第一管体上设有导叶以及可逆式发电机机组。包括在上库水箱与下库水箱之间设有第二管体，在第二管体上设有泵。包括新能源微网系统、以及电动汽车充放电系统。包括制冷制热系统，制冷制热系统包括并联的第一支路、第二支路、第三支路，第一支路上设有第一循环水泵，第二支路上设有蓄冷/热箱，第三支路上设有热泵机组、第二循环水泵。在第一支路的两端、第二支路的两端、第三支路的两端分别设有控制阀。所述发电系统分别与泵、热泵机组、第一循环水泵、第二循环水泵连接，可逆式发电机机组与储能系统连接，储能修通与热泵机组连接。所述能源管理系统接入电网。包括健身发电模块。包括仿真系统，仿真系统包括仿真仪。采用上述技术方案，能带来以下技术效果：1）本实验平台包括新能源微网系统、抽水储能系统、制冷制热系统、仿真系统、能源管理系统，能够实现分布式能源接入、电能分配、功率变换、制热制冷、系统仿真以及系统监控和管理，本专利技术将各个系统有机的整合在一起，使之形成一个完整的实验平台，实验平台中的各个系统、模块协同配合，能非常好的展示多种交互的能源在电能产生、变换和存储上的过程；2）本实验平台增强了电能与其他能源的交互，涵盖供电、供暖、供冷等多种能源供给形式，构建了一个以电能为核心，多种能源形式耦合、互补的综合能源系统平台。实现了高压配电、变压器、低压新型配电、电动汽车充放电、多样化储能、分布式光伏、健身发电、以及冷热能交互等多种能源柔性互联；3）并且本实验平台为半物理的模块化实验仿真平台，方便拔插替换元件，既可方便的在物理层面修改系统结构和拓扑，方便各种研究实验，也为实验平台的未来发展留下空间。平台的核心部分可以实现全数字实时动态仿真或者离线仿真，实时仿真平台能和实物平台交互。既可以用于展示、示范又能用于研究、教学。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1为多能生态系统总体架构图；图2为多能生态系统能源耦合形式图；图3多能生态系统试验平台分层控制结构模型；图4为多能生态系统实验平台的设备清单；图5为抽蓄式电站模型图；图6为抽蓄式储能模块的关系图；图7为抽水储能系统的设备清单；图8为制热制冷系统的原理图。具体实施方式如图1至图8所示一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，它包括能源管理系统1，发电系统2、储能系统3、用电系统4均与能源管理系统1连接，能源管理系统1包括制冷制热模块6，发电系统2包括光伏发电模块7，用电系统4包括制冷制热系统，发电系统2分别与用电系统4、储能系统3连接，包括抽水蓄能模块5，抽水蓄能模块5包括上库水箱10、下库水箱11，上库水箱10与下库水箱11之间通过第一管体12连接，在第一管体12上设有导叶13以及可逆式发电机机组14。包括在上库水箱10与下库水箱11之间设有第二管体15，在第二管体15上设有泵16。包括新能源微网系统17、以及电动汽车充放电系统18。，包括制冷制热系统，制冷制热系统包括并联的第一支路8、第二支路9、第三支路19，第一支路8上设有第一循环水泵20，第二支路9上设有蓄冷/热箱21，第三支路19上设有热泵机组22、第二循环水泵23。在第一支路8的两端、第二支路9的两端、第三支路19的两端分别设有控制阀24。所述发电系统2分别与泵16、热泵机组22、第一循环水泵、第二循环水泵连接，可逆式发电机机组14与储能系统3连接，储能修通3与热泵机组22连接。所述能源管理系统1接入电网25。包括健身发电模块26，健身发电模块26与光伏发电模块7并行构成发电系统2，健身发电模块26包括型号为BCE-402的卧式健身车。包括仿真系统27，仿真系统包括仿真仪，其型号为RTLAB-8040。具体的，如图1所示，本实验平台包括新能源微网系统、抽水储能系统、制冷制热系统、仿真系统、能源管理系统，能够实现分布式能源接入、电能分配、功率变换、制热制冷、系统仿真以及系统监控和管理。如图2所示，本实验平台增强了电能与其他能源的交互，涵盖供电、供暖、供冷等多种能源供给形式，构建了一个以电能为核心，多种能源形式耦合、互补的综合能源系统平台。实现了高压配电、变压器、低压新型配电、电动汽车充放电、多样化储能、分布式光伏、健身发电、以及冷热能交互等多种能源柔性互联。如图3所示，并且本实验平台为半物理的模块化实验仿真平台，方便拔插替换元件，既可方便的在物理层面修改系统结构和拓扑，方便各种研究实验，也为实验平台的未来发展留下空间。平台的核心部分可以实现全数字实时动态仿真或者离线仿真，实时仿真平台能和实物平台交互。既可以用于展示、示范又能用于研究、教学。具体的，本实验平台包括新能源微网系统，它具备能量路由、信息交互、负荷管理、电能质量调节、离网运行、微电网调度等多功能于一体的能量魔方（1）微网系统的构成新能源微网系统是由高压配电、双分裂变压器、新型配电、电动汽车充放电、智慧储能、分布式光伏、四象限变换以及热能交互等多种能源柔性互联的交直流混合形成的。以此来实现以及完成各种教学与科研任务。（2）微网系统的特点新能源微网系统具有变配发储充深度融合、交直流微网柔性交换、电动汽车有序充放电、分布式储能广泛参与、无感知并网离网切换、电源网荷储车供需互动以及海量微型传感器应用等特点。具体的，本实验平台包括抽水储能系统，它利用低谷电价的电能或者过剩的分布式电源的电能抽水至高位水箱，在高峰电价时期放水至低位水箱的储能模块。是一种按比例缩小的蓄能式水电站。适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压。（1）抽水储能系统的构成该系统由一次设备和二次设备构成，一次设备包括物理设备和仿真设备，二次设备包括开关柜和电气控制设备。其中物理设备包括水箱、水位传感器、进/出水阀、水泵、循环水管、引流水管、负载；仿真设备是基于NI的发电机模型；开关柜是400V开关柜，用于完成发电机定子断路器操作及控制；电气控制设备包括调速器、励磁系统和监控系统。（2）抽水储能系统的特点在综合能源系统中，其具有维护简单，效率高，清洁，运行成本低等特点。就模块本身而言，它是一种等比例缩本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，其特征在于：它包括能源管理系统（1），发电系统（2）、储能系统（3）、用电系统（4）均与能源管理系统（1）连接，能源管理系统（1）包括制冷制热模块（6），发电系统（2）包括光伏发电模块（7），用电系统（4）包括制冷制热系统，发电系统（2）分别与用电系统（4）、储能系统（3）连接，包括抽水蓄能模块（5），抽水蓄能模块（5）包括上库水箱（10）、下库水箱（11），上库水箱（10）与下库水箱（11）之间通过第一管体（12）连接，在第一管体（12）上设有导叶（13）以及可逆式发电机机组（14）。

【技术特征摘要】
1.一种适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，其特征在于：它包括能源管理系统（1），发电系统（2）、储能系统（3）、用电系统（4）均与能源管理系统（1）连接，能源管理系统（1）包括制冷制热模块（6），发电系统（2）包括光伏发电模块（7），用电系统（4）包括制冷制热系统，发电系统（2）分别与用电系统（4）、储能系统（3）连接，包括抽水蓄能模块（5），抽水蓄能模块（5）包括上库水箱（10）、下库水箱（11），上库水箱（10）与下库水箱（11）之间通过第一管体（12）连接，在第一管体（12）上设有导叶（13）以及可逆式发电机机组（14）。2.根据权利要求1所述的适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，其特征在于：包括在上库水箱（10）与下库水箱（11）之间设有第二管体（15），在第二管体（15）上设有泵（16）。3.根据权利要求1所述的适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，其特征在于：包括新能源微网系统（17）、以及电动汽车充放电系统（18）。4.根据权利要求1至3所述的适用于教学与科研的多能生态系统实验平台，其特征在于：包括制冷制热系统，制冷制热系统包括并联的第一支路（8）、第二支路（9）、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨楠，隆舰艇，李雍，黄悦华，张涛，邾玢鑫，刘颂凯，王灿，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42