一、核心摘要
抽水蓄能实验系统是水利水电工程、能源与动力工程、新能源科学与工程、电气工程及其自动化、水文与水资源工程等专业的重要教学实训平台。
通过气压模拟高低水头工况、水泵抽水蓄能演示、水轮发电机组释能发电实验、高低水头变工况特性测试、管路水力损失测定、蓄能效率对比分析等实验，学生可借助该系统直观理解抽水蓄能电站“低谷蓄能、高峰发电”的运行机制，掌握水力势能与电能的双向转化规律，独立完成水力参数、电气参数测定与工况对比实验，提升水电储能实操能力与水利工程系统分析能力。
二、什么是抽水储能实验系统
1.定义
气压模拟水头型抽水蓄能实验系统，是一款小型化、安全化、教学专用的抽水蓄能物理仿真实验平台。
系统摒弃传统高大水池落差结构，以密闭储气罐内部气压精准模拟真实水电站上下游水位水头差，通过气压稳压、水泵抽水、水轮机发电的闭环流程，等效还原大型抽水蓄能电站的蓄能、释能全过程，可用于开展水力特性、能量转换、系统效率、变工况运行等教学与科研实验。
2.组成结构
系统采用气压模拟水头+水力循环+发电测控模块化设计，核心分为六大单元：
气压模拟水头单元（核心特色）：高压储气模拟上游高水头、低压稳压罐模拟下游低水头，搭配压力调压阀、稳压装置，通过调节罐内气压精准模拟不同上下游水位落差，替代传统高低水池，工况调节更精准、范围更广。
抽水蓄能单元：微型离心泵、补水水箱、管路流量计、调节阀，模拟电站低谷耗电抽水，将电能转化为水压力势能，完成蓄能过程。
释能发电单元：微型水轮机、永磁发电机、可调电阻负载，高压承压水流驱动水轮机旋转，带动发电机发电，模拟电网高峰释能供电。
管路水力测试单元：含沿程管路、局部管件、流量传感器、水压测点，可测定管路沿程损失、局部损失，结合流体力学原理完成水力特性实验。
安全保护单元：储气罐安全阀、超压泄压装置、缺水保护、过载断电、管路防爆防护结构，适配实验室安全教学场景。
数据采集测控单元：压力、流量、电压、电流、功率传感器，配套上位机软件，实时采集储能、发电全流程参数，自动生成实验曲线与数据报表。
3.工作原理
设备核心原理：利用气体压力等效模拟水体重力水头，根据流体静力学原理，密闭罐体气压可精准替代传统水位高差，实现无高塔、无大水池的抽水蓄能仿真运行，全程分为蓄能、释能两个可逆工况：
蓄能工况（抽水储能）：模拟电网用电低谷，外接电能驱动水泵，将水箱中的水泵入高压储气模拟罐；通过罐内气体压缩稳压形成稳定气压水头，将电能转化为水体压力势能储存，完成能量蓄存，同时可测定水泵功耗、管路水力损失等参数。
释能工况（水力发电）：模拟电网用电高峰，开启管路调节阀，高压气压稳压作用下的承压水流稳定冲击水轮机，驱动水轮机旋转带动发电机做功发电，将水体压力势能转化为电能对外输出，可测试发电功率、系统效率、水头流量特性。
变工况实验原理：通过调节储气罐气压改变模拟水头高度、调节管路阀门改变流量、调节电气负载改变发电工况，对比不同参数下的蓄能功耗、发电效率、水力损失，总结抽水蓄能系统的运行特性规律。
三、主要实验项目
| 实验项目 | 教学目标 | 测量参数或其他 |
| 抽水储能释能效率测试实验 | 1.测量抽水储能装置储能效率； 2.测量抽水储能装置释能效率； 3.帮助学生掌握抽水储能装置效率的计算方式。 | 水头、流量、液位、输出功率 |
四、技术参数
| 参数名称 | 技术指标 |
| 整机工作电源 | 380V，50Hz |
| 水泵额定流量 | 5m³/h |
| 水泵扬程 | 75m |
| 系统最大模拟高差 | 80m |
| 圆柱蓄水箱容积 | 0.4m3 |
| 方形蓄水箱容积 | 0.268m3 |
| 蓄水箱材质 | 304不锈钢 |
| 蓄水箱厚度 | 6mm |
| 发电机类型 | 永磁式，盘式无铁芯 |
| 系统最大发电功率 | 100W |
五、适用专业与课程
抽水储能实验系统适用于哪些专业：
· 储能科学与工程
· 能源与动力工程
· 新能源科学与工程
· 电气工程及其自动化
· 热能动力工程
· 机械设计制造及其自动化
· 建筑能源与环境工程
· 过程装备与控制工程
· 电力系统及其自动化
抽水储能实验系统适用于哪些课程：
· 储能技术原理与系统
· 工程热力学
· 热力发电厂
· 新能源发电技术
· 电力储能系统
· 热力系统分析
· 过程装备与测试技术
· 电气控制与 PLC
· 能源系统建模与仿真
· 热能动力测试技术
六、设备优势
创新气压模拟水头，突破传统设备局限：摒弃传统高低水池高塔结构，以储气罐气压精准模拟水头落差，无需高空土建水池，占地面积极小，彻底解决传统抽水蓄能实验设备层高不足、工况调节单一、场地受限的痛点。
工况可调范围广，实验项目更丰富：可自由调节模拟水头压力、水流流量、发电负载，支持恒定/变水头蓄能发电、水力损失测定、系统效率分析、变工况特性对比等多项综合性实验，覆盖多门课程教学需求。
原理直观，教学适配性极强：完整复刻真实抽水蓄能电站“抽水蓄能、承压释能、水力发电”核心流程，气压稳压模拟的水头更稳定，实验数据波动小，学生可清晰理解水力势能与电能的双向转化机理。
安全系数高，适配高校实验室：无高空落水、无水池溢流风险，储气罐配备多重超压泄压、安全联锁、断电保护装置，运行稳定安全，支持学生独立实操，教学风险极低。
一机多用，性价比极高：兼顾流体力学水力实验、水力机械特性实验、储能发电实验，一台设备满足水利、能动、电气、新能源多专业教学需求，设备利用率远高于单一功能实验台。
七、FAQ
Q1：气压模拟水头和真实水池水头原理是否一致？实验数据是否准确？
A：原理完全等效，均遵循流体静力学压力势能公式。通过精密调压稳压系统，罐内气压可稳定模拟固定水头落差，相比传统水池，水头波动更小、工况更稳定，实验数据重复性、精准度更高，完全满足教学实验与课程设计要求。
Q2：设备占地面积大吗，需要特殊基建？
A：整机模块化台式设计，无需高低水池、无需土建改造、无需特殊层高，普通标准实验室即可安放，接入常规380V电源即可运行，安装便捷。
Q3：储气罐高压运行是否存在安全隐患？
A：设备采用低压安全储气设计，专为教学场景优化，压力远低于工业标准；同时配备安全阀、自动泄压、超压报警、紧急停机多重防护，全程安全可控。
八、企业介绍
微牛顿（山东）科技开发有限公司专注于工程实验教学与科研装备研发、制造领域，主营产品包括：“空气动力学系列”、“传热学系列”、“工程热力学系列”、“流体力学系列”、“能源与环境系列”、“储能系列”等。可适用于空气动力学、传热学、能源与环境、综合能源多能互补等专业，提供设备定制、实验室整体方案设计、全套教学资料配套、终身技术服务，专注为本科院校打造贴合教学大纲、高适配、易运维的标准化实训实验室。