新能源制儲氫及發電技術綜合實驗臺

1.熟悉可再生能源發電氫儲能系統原理及運行策略。

2.了解可再生能源發電波動對系統運行影響及調控策略。

3.了解電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫等技術原理及裝置結構。

4.了解氫氣固態儲存原理及儲罐儲/釋氫運行過程。

5.認識PCM相變材料溫度演變規律及熱管理效果。

6.了解固態儲氫罐、氣體壓力儲氫罐的結構特點及系統運行差異。

7.學習熱管理、熱強化技術，認識能源系統綜合能量管理的原理及節能效果。

二.技術指標

1.系統運行壓力：采用固態儲氫裝置，0.3MPa-0.8MPa；采用氣體壓力儲罐，1MPa-2MPa。

2.系統運行溫度：-10°C-80°C。

3.安全保護：具有接地保護、漏電保護、過流保護。

4.裝置外形尺寸：1200×700×1750mm。

三.主要配置及參數

1.模擬發電系統:電池類型:鉛酸免維護;電池容量:12V/18V 45AH;電池連接方式:多節串聯;電池保護:未端接保險絲;設備保護:蓄電池過放電保護、蓄電池反接保護、輸出過載保護、輸出短路保護、過熱保護等;

2.電解制氫系統:輸入220/50Hz,120W,氫氣發生器采用去離子水(即純水)電解,流量可控;氫氣純度:不低于99.99%;輸出流量:不低于300ml/min;輸出壓力: 0.3MPa-0.8MPa;最大功率達 160W;

3.氫儲能系統:

固態儲氫罐：儲罐采用奧氏體不銹鋼材料,耐壓不低于1.25MPa；儲氫材料：LaNi5合金材料;外包覆PCM：石蠟，熔點60°C；使用壽命不低于10年,配置精密壓力表,精密壓力傳感器,modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出;

氣體壓力儲氫罐：采用奧氏體不銹鋼材料,耐壓不低于1.25MPa,使用壽命不低于10年,配置精密壓力表,精密壓力傳感器,modbusRTU/RS485或模擬量4-20mA輸出;氫能管理系統,可實現自動監測管理氫氣壓力,氫氣輸出,氫氣關斷等,增強氫氣使用的安全性和提高氫氣使用的效率。

4.燃料電池堆:額定輸出:100W,14/7.2A;單電池數:24片;反應物質:氫氣、空氣;供氫品質:干燥,純度99.99%;空冷。

5.熱管理系統: 固態儲氫罐與燃料電池堆熱耦合;板式換熱器;板片材質:316L不銹鋼;設計溫度:-20°C-100°C;設計壓力:5bar（最大）。

6.自動控制及監測系統:環境檢測傳感器:溫度檢測范圍 :- 40℃~85℃;溫度檢測精度:0.5℃;壓力監測范圍:0-1MPA;

7.人機界面：

1）內置氫能管理軟件現場端。觸摸屏尺寸：7″；MCGS

屏幕類型：TFT液晶顯示屏；分辨率：800×480；內存：128M；串行接口：RS232/RS485；供電電壓：24±20%VDC；自動控制系統：

2）主控模塊

AC220V/50HZ輸入；14數字量輸入，10數量輸出；

8.尾氣分析系統：溫度檢測范圍：-40℃～85℃；溫度檢測精度：±0.5℃；濕度檢測范圍：0-99.9%RH；濕度檢測精度：±3%RH；氫氣濃度檢測范圍：0-40000PPM；傳感器通訊接口：隔離RS485或模擬量輸出；

9.上位機單元（內置氫能管理軟件上位機端）：CPU：IntelCore i5；內存：DDR3 8G；硬盤：7200轉/1TB；顯卡：Intel HD Graphic；屏幕：22英寸高清顯示器（1920*1080）。

10.柜體材質與尺寸：板材：熱鍍鋅處理；板材表面烤漆工藝；鋼板厚度：2mm；柜體精心設計，結構美觀新穎，方便操作和數據讀取。

11.設備配套3D虛擬仿真軟件、AI仿真軟件管理平臺：

（1）▲用戶權限管理：①支持PC端仿真系統進行統一管理，支持對用戶權限管理；②支持PC端仿真系統進行統一管理，支持對用戶權限管理；③學校管理員用戶：可創建及管理教師賬號和院系/專業等信息管理；④學校管理員賬號：具有用戶管理、管理員密碼修改、后臺管理等功能⑤學校管理員：可進行院系管理和用戶信息展示與管理，可對創建的信息進行一鍵導出操作；

（2）▲教師管理員:①“添加班級信息—生成班級信息—添加邀請碼—生成學生邀請碼"，可將通過邀請碼注冊的學生自動分配到對應的班級內，可對班級信息進行修改，對過期的邀請碼進行更新及設置使用時長；

（3）▲平臺功能：①平臺頂部導航欄、歡迎登錄提示、顯示用戶信息、日期、時間等；②系統列表支持搜索、排序、分類等功能，排序系統支持添加時間、倒序排列、分類排序；可根據關鍵詞篩選系統名稱、系統類別等；③系統支持廣播、公告、最新消息會提示等；

（4）▲課件更新功能：①系統可自動檢測軟件更新功能，進入仿真管理平臺后點擊課件更新圖標，可根據展示彈窗列表，一鍵或者選擇單個進行更新操作；

（5）▲產品信息展示功能：a.選擇左側列表中任一仿真系統課件，右側可展示選中仿真系統課件的介紹信息，包含名稱、展示圖以及仿真系統課件的描述信息；b.提供仿真系統課件的下載功能，點擊“進入"，即可進入對應仿真系統課件；c.提供仿真系統課件的教學視頻展示功能：軟件下方可展示課件已關聯的教學視頻，視頻播放時默認循環播放，可控制播放/暫停，同時支持全屏觀看;d.提供課件產品手冊展示功能：教學視頻右側展示該課件已導入的相關產品手冊或設計圖紙等電子文檔信息，且支持下載本地，可隨時打開查看；e.提供學生考核情況展示功能：產品手冊下方區域展示學生在該系統中的考核結果統計，展示同時提供學院、班級等篩選功能；f.考核詳情功能：可對全校所有學生的考核成績匯總及查看，通過圖表等形式評估各仿真課件與學生學習情況。

（6）▲軟件有實驗原理、實驗目的、實驗步驟、文字輔助認識設備、模擬實驗等功能，可以人物360°漫游的視角觀看各個角度；學生按實驗步驟進行考試，系統能當場評分并上傳到教師端；可查詢學生的歷次考試成績及使用3D仿真軟件的情況;

四.可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 不同儲氫技術系統性能對比測試實驗

? 不同儲氫技術系統控制對比實驗

? 儲/釋氫過程PCM溫度演變曲線

? 固態儲氫罐不同熱管理方案對比測試實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 氫儲能系統綜合能量管理設計原理及組成

? 氫儲能系統綜合能量管理測試及分析實驗

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

系列實驗平臺及模塊選裝

一、系列實驗平臺

1．氫儲能新能源發電實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（帶熱強化）、板式換熱器、負荷、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

2. 氫儲能新能源發電-PCM熱管理實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（PCM熱管理、帶熱強化）、板式換熱器、負荷、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 儲/釋氫過程PCM溫度演變曲線

? 固態儲氫罐不同熱管理方案對比測試實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

3. 氫儲能新能源發電-熱強化對比實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（帶可拆傳熱結構）、板式換熱器、負荷、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 固態儲氫罐熱強化設計對比測試實驗

? 固態儲氫罐自然對流、強迫對流換熱對比測試實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

4. 氫儲能新能源發電-儲氫技術對比實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（帶熱強化）、氣態儲氫罐、板式換熱器、負荷、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 不同儲氫技術系統性能對比測試實驗

? 不同儲氫技術系統控制對比實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

5. 氫儲能新能源發電-制冷消納實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（PCM熱管理、帶熱強化）、板式換熱器、熱電制冷、送風裝置、負荷、綜合能量管理系統、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 儲/釋氫過程PCM溫度演變曲線

? 固態儲氫罐不同熱管理方案對比測試實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 制冷系統組成及運行效率測試實驗

? 模擬氣候溫度下儲能系統運行實驗

? 模擬氣候溫度下制冷控制實驗

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

6. 氫儲能新能源發電-綜合能量管理實驗平臺

(1) 平臺設備

模擬發電系統、氣候溫度模擬裝置、電解水制氫、燃料電池發電、固態儲氫罐（帶熱強化）、板式換熱器、熱電制冷/制熱、送風裝置、綜合能量管理系統、負荷、傳感器等

(2) 可完成課題項目

? 可再生能源發電氫儲能系統的原理組成

? 燃料電池控制系統的組成和控制

? 電堆的IV極化特性曲線

? 電堆的功率特性曲線

? 電解制氫效率測量實驗

? 電解制氫流量計量控制實驗

? 電堆輸出和尾氣分析實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫過程溫度、壓力、濃度演變曲線

? 固態儲氫罐熱強化設計對比測試實驗

? 固態儲氫罐自然對流、強迫對流換熱對比測試實驗

? 固態儲氫罐儲/釋氫控制系統的組成和控制

? 固態儲氫罐與燃料電池耦合熱管理原理及組成

? 耦合熱管理控制系統的組成和控制

? 制冷/制熱系統組成及運行效率測試實驗

? 模擬氣候溫度下儲能系統運行實驗

? 模擬氣候溫度下制冷/制熱控制實驗

? 氫儲能系統綜合能量管理設計原理及組成

? 氫儲能系統綜合能量管理測試及分析實驗

? 氫儲能系統參數測量和控制

? 模擬可再生能源發電波動和控制

? 人機界面設計和通訊控制

二、系列實驗平臺可選裝模塊

? 模擬發電系統（蓄電池）

? 光照模擬-PV發電模塊

? 氣候溫度模擬模塊

? PCM熱管理模塊

? 儲罐熱強化測試模塊

? 儲氫技術對比模塊

? 儲氫罐-燃料電池耦合熱管理模塊

? 控制策略調控模塊

? 制冷/制熱負荷模塊

? 綜合能量管理模塊