抽水蓄能实验系统

抽水蓄能实验系统主要提供于以抽水储能为主课题的教学和研究工作，以水轮机综合实验台为核心，可搭配冲击式水轮机实验单元、FM-混流式水轮机实验单元、螺旋桨式水轮机实验单元以及卡普兰水轮机实验单元，共同构成一个完整的抽水储能模拟系统。

  水轮机综合实验台本身形成封闭水循环系统，包含储水箱、配备变速装置的标准离心泵和用于调节系统背压的流量控制阀。各水轮机实验单元则各具特点，冲击式水轮机实验单元采用自由射流或脉冲式水轮机，适用于高扬程、低流速工况；混流式水轮机实验单元作为反应式水轮机的一部分，适用于中等水头和大流量工况；螺旋桨式水轮机实验单元是轴向通流反应涡轮机的一部分，适用于低水头和大流量工况；卡普兰水轮机实验装置采用轴流式设计，具备可调节叶片，适合低水头和大流量工况。

  通过这些设备的组合，能够模拟抽水储能的整个过程，即利用离心泵将水从低位抽到高位储存能量，在需要时让水从高位流下，驱动不同类型的水轮机发电，实现能量的转换与利用。

（一）基础性能实验

1.离心泵特性研究

测定不同转速下离心泵的扬程、流量、轴功率及效率曲线，分析抽水过程中的能量消耗规律，为储能阶段的能耗优化提供数据支撑。

2.水轮机性能测试

针对冲击式、混流式、螺旋桨式、卡普兰水轮机，分别测定其在不同水头、流量下的出力、效率及转速特性，评估各类水轮机在释能阶段的适配性。

（二）抽水储能实验

1.储能 - 释能循环模拟实验

模拟完整抽水储能过程：通过离心泵将水从低位储水箱抽至高位（记录抽水时间、能耗及流量），再开启水轮机释放水流势能（记录发电功率、持续时间及效率），计算 “抽水能耗 - 发电收益" 的能量转换比。

2.工况切换动态特性实验

研究抽水与发电模式切换时的系统响应：测定离心泵停机、水轮机启动的过渡过程中，压力波动、转速变化及扭矩冲击的动态曲线，分析系统稳定性。

3.不同水轮机释能效率对比实验

在相同水头（如20m）和流量（如150L/min）条件下，对比四类水轮机的输出功率与效率：

冲击式水轮机（约100W，适用于高扬程）

混流式水轮机（约100W，适用于中等水头）

螺旋桨式水轮机（约10W，适用于低水头）

卡普兰水轮机（约14W，适用于低水头且需效率优化场景）

绘制 “水头-效率" 对比曲线，验证不同水轮机在抽水储能中的适用场景。

4.储能容量与持续时间关联实验

设定高位水箱的不同储水量（如 50L/100L/200L），测定对应储水量下各类水轮机的持续发电时间及平均功率，建立 “储能容量 - 发电时长" 数学模型。

5.系统综合效率优化实验

调节离心泵转速（0~3000r/min）、水轮机导叶、喷嘴开度，测定不同参数组合下系统的总效率（总效率 = 水轮机效率 × 离心泵效率），寻找运行工况。