新能源制储氢及发电技术综合实验台

新能源制储氢及发电技术综合实验台

1.熟悉可再生能源发电氢储能系统原理及运行策略。

2.了解可再生能源发电波动对系统运行影响及调控策略。

3.了解电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢等技术原理及装置结构。

4.了解氢气固态储存原理及储罐储/释氢运行过程。

5.认识PCM相变材料温度演变规律及热管理效果。

6.了解固态储氢罐、气体压力储氢罐的结构特点及系统运行差异。

7.学习热管理、热强化技术，认识能源系统综合能量管理的原理及节能效果。

二.技术指标

1.系统运行压力：采用固态储氢装置，0.3MPa-0.8MPa；采用气体压力储罐，1MPa-2MPa。

2.系统运行温度：-10°C-80°C。

3.安全保护：具有接地保护、漏电保护、过流保护。

4.装置外形尺寸：1200×700×1750mm。

三.主要配置及参数

1.模拟发电系统:电池类型:铅酸免维护;电池容量:12V/18V 45AH;电池连接方式:多节串联;电池保护:未端接保险丝;设备保护:蓄电池过放电保护、蓄电池反接保护、输出过载保护、输出短路保护、过热保护等;

2.电解制氢系统:输入220/50Hz,120W,氢气发生器采用去离子水(即纯水)电解,流量可控;氢气纯度:不低于99.99%;输出流量:不低于300ml/min;输出压力: 0.3MPa-0.8MPa;最大功率达 160W;

3.氢储能系统:

固态储氢罐：储罐采用奥氏体不锈钢材料,耐压不低于1.25MPa；储氢材料：LaNi5合金材料;外包覆PCM：石蜡，熔点60°C；使用寿命不低于10年,配置精密压力表,精密压力传感器,modbusRTU/RS485或模拟量4-20mA输出;

气体压力储氢罐：采用奥氏体不锈钢材料,耐压不低于1.25MPa,使用寿命不低于10年,配置精密压力表,精密压力传感器,modbusRTU/RS485或模拟量4-20mA输出;氢能管理系统,可实现自动监测管理氢气压力,氢气输出,氢气关断等,增强氢气使用的安全性和提高氢气使用的效率。

4.燃料电池堆:额定输出:100W,14/7.2A;单电池数:24片;反应物质:氢气、空气;供氢品质:干燥,纯度99.99%;空冷。

5.热管理系统: 固态储氢罐与燃料电池堆热耦合;板式换热器;板片材质:316L不锈钢;设计温度:-20°C-100°C;设计压力:5bar（最大）。

6.自动控制及监测系统:环境检测传感器:温度检测范围 :- 40℃~85℃;温度检测精度:0.5℃;压力监测范围:0-1MPA;

7.人机界面：

1）内置氢能管理软件现场端。触摸屏尺寸：7″；MCGS

屏幕类型：TFT液晶显示屏；分辨率：800×480；内存：128M；串行接口：RS232/RS485；供电电压：24±20%VDC；自动控制系统：

2）主控模块

AC220V/50HZ输入；14数字量输入，10数量输出；

8.尾气分析系统：温度检测范围：-40℃～85℃；温度检测精度：±0.5℃；湿度检测范围：0-99.9%RH；湿度检测精度：±3%RH；氢气浓度检测范围：0-40000PPM；传感器通讯接口：隔离RS485或模拟量输出；

9.上位机单元（内置氢能管理软件上位机端）：CPU：IntelCore i5；内存：DDR3 8G；硬盘：7200转/1TB；显卡：Intel HD Graphic；屏幕：22英寸高清显示器（1920*1080）。

10.柜体材质与尺寸：板材：热镀锌处理；板材表面烤漆工艺；钢板厚度：2mm；柜体精心设计，结构美观新颖，方便操作和数据读取。

11.设备配套3D虚拟仿真软件、AI仿真软件管理平台：

（1）▲用户权限管理：①支持PC端仿真系统进行统一管理，支持对用户权限管理；②支持PC端仿真系统进行统一管理，支持对用户权限管理；③学校管理员用户：可创建及管理教师账号和院系/专业等信息管理；④学校管理员账号：具有用户管理、管理员密码修改、后台管理等功能⑤学校管理员：可进行院系管理和用户信息展示与管理，可对创建的信息进行一键导出操作；

（2）▲教师管理员:①“添加班级信息—生成班级信息—添加邀请码—生成学生邀请码"，可将通过邀请码注册的学生自动分配到对应的班级内，可对班级信息进行修改，对过期的邀请码进行更新及设置使用时长；

（3）▲平台功能：①平台顶部导航栏、欢迎登录提示、显示用户信息、日期、时间等；②系统列表支持搜索、排序、分类等功能，排序系统支持添加时间、倒序排列、分类排序；可根据关键词筛选系统名称、系统类别等；③系统支持广播、公告、最新消息会提示等；

（4）▲课件更新功能：①系统可自动检测软件更新功能，进入仿真管理平台后点击课件更新图标，可根据展示弹窗列表，一键或者选择单个进行更新操作；

（5）▲产品信息展示功能：a.选择左侧列表中任一仿真系统课件，右侧可展示选中仿真系统课件的介绍信息，包含名称、展示图以及仿真系统课件的描述信息；b.提供仿真系统课件的下载功能，点击“进入"，即可进入对应仿真系统课件；c.提供仿真系统课件的教学视频展示功能：软件下方可展示课件已关联的教学视频，视频播放时默认循环播放，可控制播放/暂停，同时支持全屏观看;d.提供课件产品手册展示功能：教学视频右侧展示该课件已导入的相关产品手册或设计图纸等电子文档信息，且支持下载本地，可随时打开查看；e.提供学生考核情况展示功能：产品手册下方区域展示学生在该系统中的考核结果统计，展示同时提供学院、班级等筛选功能；f.考核详情功能：可对全校所有学生的考核成绩汇总及查看，通过图表等形式评估各仿真课件与学生学习情况。

（6）▲软件有实验原理、实验目的、实验步骤、文字辅助认识设备、模拟实验等功能，可以人物360°漫游的视角观看各个角度；学生按实验步骤进行考试，系统能当场评分并上传到教师端；可查询学生的历次考试成绩及使用3D仿真软件的情况;

四.可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 不同储氢技术系统性能对比测试实验

Ø 不同储氢技术系统控制对比实验

Ø 储/释氢过程PCM温度演变曲线

Ø 固态储氢罐不同热管理方案对比测试实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 氢储能系统综合能量管理设计原理及组成

Ø 氢储能系统综合能量管理测试及分析实验

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

系列实验平台及模块选装

一、系列实验平台

1．氢储能新能源发电实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（带热强化）、板式换热器、负荷、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 固态储氢罐储/释氢控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

2. 氢储能新能源发电-PCM热管理实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（PCM热管理、带热强化）、板式换热器、负荷、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 储/释氢过程PCM温度演变曲线

Ø 固态储氢罐不同热管理方案对比测试实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

3. 氢储能新能源发电-热强化对比实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（带可拆传热结构）、板式换热器、负荷、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 固态储氢罐热强化设计对比测试实验

Ø 固态储氢罐自然对流、强迫对流换热对比测试实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

4. 氢储能新能源发电-储氢技术对比实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（带热强化）、气态储氢罐、板式换热器、负荷、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 不同储氢技术系统性能对比测试实验

Ø 不同储氢技术系统控制对比实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

5. 氢储能新能源发电-制冷消纳实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（PCM热管理、带热强化）、板式换热器、热电制冷、送风装置、负荷、综合能量管理系统、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 储/释氢过程PCM温度演变曲线

Ø 固态储氢罐不同热管理方案对比测试实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 制冷系统组成及运行效率测试实验

Ø 模拟气候温度下储能系统运行实验

Ø 模拟气候温度下制冷控制实验

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

6. 氢储能新能源发电-综合能量管理实验平台

(1) 平台设备

模拟发电系统、气候温度模拟装置、电解水制氢、燃料电池发电、固态储氢罐（带热强化）、板式换热器、热电制冷/制热、送风装置、综合能量管理系统、负荷、传感器等

(2) 可完成课题项目

Ø 可再生能源发电氢储能系统的原理组成

Ø 燃料电池控制系统的组成和控制

Ø 电堆的IV极化特性曲线

Ø 电堆的功率特性曲线

Ø 电解制氢效率测量实验

Ø 电解制氢流量计量控制实验

Ø 电堆输出和尾气分析实验

Ø 固态储氢罐储/释氢过程温度、压力、浓度演变曲线

Ø 固态储氢罐热强化设计对比测试实验

Ø 固态储氢罐自然对流、强迫对流换热对比测试实验

Ø 固态储氢罐储/释氢控制系统的组成和控制

Ø 固态储氢罐与燃料电池耦合热管理原理及组成

Ø 耦合热管理控制系统的组成和控制

Ø 制冷/制热系统组成及运行效率测试实验

Ø 模拟气候温度下储能系统运行实验

Ø 模拟气候温度下制冷/制热控制实验

Ø 氢储能系统综合能量管理设计原理及组成

Ø 氢储能系统综合能量管理测试及分析实验

Ø 氢储能系统参数测量和控制

Ø 模拟可再生能源发电波动和控制

Ø 人机界面设计和通讯控制

二、系列实验平台可选装模块

Ø 模拟发电系统（蓄电池）

Ø 光照模拟-PV发电模块

Ø 气候温度模拟模块

Ø PCM热管理模块

Ø 储罐热强化测试模块

Ø 储氢技术对比模块

Ø 储氢罐-燃料电池耦合热管理模块

Ø 控制策略调控模块

Ø 制冷/制热负荷模块

Ø 综合能量管理模块