CN112803453A - 飞轮储能系统及飞轮储能系统的控制方法和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞轮储能系统及飞轮储能系统的控制方法和存储介质，用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统包括：变压器；总控设备包括总控制器和N个总控继电器，每个总控继电器的第一端与变压器连接，总控制器与每个总控继电器连接；磁悬浮飞轮储能设备包括与N个总控继电器对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路，每个磁悬浮飞轮储能支路包括第一预充回路、第一双向变流器、第二预充回路、第二双向变流器、电机以及飞轮控制器。该用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统可以实现频繁深度的充电和放电，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

Description

飞轮储能系统及飞轮储能系统的控制方法和存储介质

技术领域

本发明涉及飞轮储能技术领域，尤其是涉及一种用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统、飞轮储能系统的控制方法及计算机存储介质。

背景技术

随着新能源的方式及并网技术的发展，新能源在电网中所占的比率越来越高，结合地区特点还存在大量的微电网。新能源尤其是风力发电受自然环境的影响巨大，风机作为其发电基础设备，要随时承担着调节电网稳定和持续发电的作用。

相关技术中，风电新能源电厂采用电化学电池储能系统作为一次调频的主要设备。但是，在电网发生惯量时需求的完全深度动作，会使电化学电池的寿命受到巨大的冲击，所以在此环境下运行，会增加新能源电站更换电池的频次，降低经济效率。而且，随着运行时间的增加电池很难在处于有效容量100%的状态，且电池有效容量为限制充放电停止的条件之一，在电池电压降低至指定阈值时就会停止放电，所以电化学电池储能系统不能实现满充满放。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，该飞轮储能系统可以实现频繁深度的充电和放电，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提供的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，包括：变压器，适于与电网连接；总控设备，所述总控设备包括总控制器和N个总控继电器，每个所述总控继电器的第一端与所述变压器连接，所述总控制器与每个所述总控继电器连接，所述总控制器用于接收电网调度指令，并根据所述电网调度指令控制N个所述总控继电器以及发送状态控制指令；磁悬浮飞轮储能设备，所述磁悬浮飞轮储能设备包括与N个所述总控继电器对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路，每个所述磁悬浮飞轮储能支路包括：

第一预充回路，所述第一预充回路的第一端与对应的所述总控继电器的第二端连接；

第一双向变流器，所述第一双向变流器的第一端与所述第一预充回路的第二端连接；

第二预充回路，所述第二预充回路的第一端与所述第一双向变流器的第二端连接；

第二双向变流器，所述第二双向变流器的第一端与所述第二预充回路的第二端连接；

电机，所述电机与所述第二双向变流器的第二端连接；

飞轮控制器，分别与所述第一预充回路、所述第一双向变流器、所述第二预充回路、所述第二双向变流器和所述总控制器连接，用于接收所述状态控制指令，并根据所述状态控制指令控制所述第一预充回路、所述第一双向变流器、所述第二预充回路和所述第二双向变流器执行动作。

根据本发明的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，通过采用磁悬浮飞轮储能设备，可以实现频繁深度的充电和放电，以及每个磁悬浮飞轮储能支路内部集成两个双向变流器，可以实现单系统协调控制，避免分散布置时的通讯延时和控制复杂度，满足调度端调整风力发电机的响应时间和缓冲时间的要求，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

在一些实施例中，在每个所述磁悬浮飞轮储能支路中，所述第一预充回路包括第一预充开关和第一限流回路，所述第一预充开关的第一端与对应的所述总控继电器的第二端连接，所述第一预充开关的第二端与所述第一双向变流器的第一端连接，所述第一预充开关的控制端与所述飞轮控制器连接，所述第一限流回路的第一端与所述第一预充开关的第一端连接，所述第一限流回路的第二端与所述第一预充开关的第二端连接；所述第二预充回路包括第二预充开关和第二限流回路，所述第二预充开关的第一端与所述第一双向变流器的第二端连接，所述第二预充开关的第二端与所述第二双向变流器的第一端连接，所述第二预充开关的控制端与所述飞轮控制器连接，所述第二限流回路的第一端与所述第二预充开关的第一端连接，所述第二限流回路的第二端与所述第二预充开关的第二端连接。

在一些实施例中，N=4。

在一些实施例中，所述用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统还包括：消防系统、应急系统、空调系统和新风系统；其中，所述消防系统、所述应急系统、所述空调系统和所述新风系统分别与所述变压器、所述总控制器连接。

本发明第二方面实施例提供一种飞轮储能系统的控制方法，应用于上述实施例所述的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统的控制方法包括：接收到电网调度指令；根据所述电网调度指令获得电网惯量调节所需的有功功率或无功功率；根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和所述有功功率或所述无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率；获取每个磁悬浮飞轮储能支路的电压和飞轮转速；根据所述飞轮转速计算每个磁悬浮飞轮储能支路的SOC值；根据所述电压和所述SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路；根据所述飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率；根据所述目标有功功率或所述目标无功功率以及每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率进行功率分配，并控制对应的所述目标磁悬浮飞轮储能支路中的飞轮。

根据本发明实施例的飞轮储能系统的控制方法，通过电压和SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路，并根据飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，以对每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率进行功率分配，可以实现对用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的合理控制，满足电网的惯量向上调节和向下调节的要求，可以实现深度、频繁的满充满放电量。

在一些实施例中，根据所述电压和所述SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路，包括：确定磁悬浮飞轮储能支路的所述电压为设定电压值且所述SOC值大于零，则确定所述磁悬浮飞轮储能支路为所述目标磁悬浮飞轮储能支路。

在一些实施例中，根据所述飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，包括：在磁悬浮飞轮储能设备处于放电工况时，所述可执行功率为飞轮转速的向下百分比；或者，在磁悬浮飞轮储能设备处于充电工况时，所述可执行功率为飞轮转速的向上百分比。

在一些实施例中，根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和所述有功功率或所述无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率，包括：所述目标有功功率为所述有功功率与所述变压器转换效率和所述双向变流器转换效率的乘积；所述目标无功功率为所述无功功率与所述变压器转换效率和所述双向变流器转换效率的乘积。

在一些实施例中，所述飞轮储能系统的控制方法还包括：获取室内环境温度；确定所述室内环境温度大于预设温度阈值，发送空调系统启动指令；或者，确定所述室内环境温度小于或等于预设温度阈值，发送新风系统启动指令。

本发明第三方面实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例所述的飞轮储能系统的控制方法。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程图；

图3是根据本发明另一个实施例的飞轮储能系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出一种用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，该飞轮储能系统可以实现频繁深度的充电和放电，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

下面参考附图描述本发明第一方面实施例提供的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统。

如图1所示，用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100包括变压器10、总控设备20以及磁悬浮飞轮储能设备30。

其中，变压器10适于与电网连接；总控设备20包括总控制器1和N个总控继电器K0，每个总控继电器K0的第一端与变压器10连接，总控制器1与每个总控继电器K0连接，总控制器1用于接收电网调度指令，并根据电网调度指令控制N个总控继电器K0以及发送状态控制指令；磁悬浮飞轮储能设备30包括与N个总控继电器K0对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路2。

其中，每个磁悬浮飞轮储能支路2包括第一预充回路3、第一双向变流器4、第二预充回路5、第二双向变流器6以及电机M和飞轮控制器7。

具体地，第一预充回路3的第一端与对应的总控继电器K0的第二端连接；第一双向变流器4的第一端与第一预充回路3的第二端连接；第二预充回路5的第一端与第一双向变流器4的第二端连接；第二双向变流器6的第一端与第二预充回路5的第二端连接；电机M与第二双向变流器6的第二端连接；飞轮控制器7分别与第一预充回路3、第一双向变流器4、第二预充回路5、第二双向变流器6和总控制器1连接，用于接收状态控制指令，并根据状态控制指令控制第一预充回路3、第一双向变流器4、第二预充回路5和第二双向变流器6执行动作。

在实施例中，磁悬浮飞轮储能设备30采用完全磁悬浮技术，在工作过程中，飞轮与轴承没有直接接触，可以完全消除摩擦阻力，另外，磁悬浮飞轮储能设备30采用真空腔体技术，可以最大程度地减少空气阻力；磁悬浮飞轮储能设备30采用高性能永磁电机技术，可以使电机转换效率维持在高效率水平。以及，每个磁悬浮飞轮储能支路2中内置有一个电机M，它既可以作为电动机也可以作为发电机。具体地，在充电时，电机M作为电动机以使飞轮加速；当放电时，电机M又作为发电机以为外设供电，而此时虽然飞轮的转速不断下降，飞轮储能能量下降，但仍可以满足大电流满充满放电量的要求；当飞轮空闲运转时，整个磁悬浮飞轮储能支路2则以最小损耗运行。以及，磁悬浮飞轮储能设备30利用飞轮储能代替化学电池储能，使用机电能量转换的储能方式，无需任何化学活性物质，也无需发生任何化学反应，突破化学电池的局限，利用物理的方式即可实现储能。磁悬浮飞轮储能设备30在没有旋转时，飞轮是纯粹的机械运动。由此，本发明实施例采用磁悬浮飞轮储能设备30作为辅助风力发电机电网惯量调节的设备，可以实现频繁深度的充电和放电。

在实施例中，每个磁悬浮飞轮储能支路2内部集成两个双向变流器，即第一双向变流器4和第二双向变流器6，且通过飞轮控制器7根据状态控制指令控制第一双向变流器4和第二双向变流器6，以提供飞轮和变压器10之间的AC/DC和DC/AC转换，以及通过飞轮控制器7控制第一预充回路3和第二预充回路5的合闸与分断，从而可以实现单系统协调控制，避免分散布置时的通讯延时和控制复杂度，满足调度端调整风力发电机的响应时间和缓冲时间的要求，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

在实施例中，电网调度指令是指电网调度端对储能电站下发的指令。总控设备20负责接收电网调度指令，以对磁悬浮飞轮储能设备30发送充电或放电指令，并且对每个磁悬浮飞轮储能支路2进行保护控制。在电网无充放电要求时，磁悬浮飞轮储能设备30处于浮充模式，此状态下，每个磁悬浮飞轮储能支路2中的第一双向变流器4进入恒流工作模式，即以设定的恒流值工作，以及第二双向变流器6进入浮充模式，即以设定的恒转速增加模式工作。每个磁悬浮飞轮储能支路2充电完成后，第一双向变流器4和第二双向变流器6进入飞轮经济模式，即飞轮在达到设定转速值后，第一双向变流器4和第二双向变流器6同时停止工作；当飞轮转速自动下降时，则启动第一双向变流器4和第二双向变流器6开始浮充工作，达到设定转速值时停止，进入飞轮经济模式。

具体地，总控设备20根据接收的电网调度指令可以获得电网惯量调节所需的有功功率或无功功率。总控设备20根据接收的电网调度指令，并结合磁悬浮飞轮储能设备30的状态信息，如磁悬浮飞轮储能设备30中每个磁悬浮飞轮储能支路2的电压值和可执行能量值等，控制磁悬浮飞轮储能设备30中符合充放电要求的磁悬浮飞轮储能支路2对应连接的总控继电器K0闭合，以进行充放电工作。在总控设备20接收到有功功率指示时，符合充放电要求的磁悬浮飞轮储能支路2中第一双向变流器4进入直流恒压工作模式，第二双向变流器6进入变频变流工作模式，以为电网提供惯量调节所需的有功功率；在总控设备20接收到无功功率指示时，符合充放电要求的磁悬浮飞轮储能支路2中第一双向变流器4进入无功调压工作模式，即第一双向变流器4在输出时，调整无功电流超前电网电压，在输入时，则调整无功电流滞后电网电压，第二双向变流器6进入变频变流工作模式，以为电网提供惯量调节所需的无功功率。由此，本发明通过采用磁悬浮飞轮储能设备30来辅助风力发电机电网惯量调节，可以满足调度端调整风力发电机的响应时间和缓冲时间的要求，减小新能源电网的宕机风险，同时可缓冲风机的调整负载深度，维持风机的使用寿命。

根据本发明的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100，通过采用磁悬浮飞轮储能设备30，可以实现频繁深度的充电和放电，以及每个磁悬浮飞轮储能支路2内部集成两个双向变流器，可以实现单系统协调控制，避免分散布置时的通讯延时和控制复杂度，满足调度端调整风力发电机的响应时间和缓冲时间的要求，降低电网满载保电的风险和满足风力发电机平滑调整的经济调节方式。

在一些实施例中，如图1所示，在每个磁悬浮飞轮储能支路2中，第一预充回路3包括第一预充开关K1和第一限流回路Y1，第一预充开关K1的第一端与对应的总控继电器K0的第二端连接，第一预充开关K1的第二端与第一双向变流器4的第一端连接，第一预充开关K1的控制端与飞轮控制器7连接，第一限流回路Y1的第一端与第一预充开关K1的第一端连接，第一限流回路Y1的第二端与第一预充开关K1的第二端连接；第二预充回路5包括第二预充开关K2和第二限流回路Y2，第二预充开关K2的第一端与第一双向变流器4的第二端连接，第二预充开关K2的第二端与第二双向变流器6的第一端连接，第二预充开关K2的控制端与飞轮控制器7连接，第二限流回路Y2的第一端与第二预充开关K2的第一端连接，第二限流回路Y2的第二端与第二预充开关K2的第二端连接。由此，通过在磁悬浮飞轮储能支路2中设置预充回路，可以防止在上电瞬间，因电流过大导致元器件损坏的问题。

在一些实施例中，如图1所示，磁悬浮飞轮储能设备30可以包括四个磁悬浮飞轮储能支路2，即N=4。

在一些实施例中，如图1所示，用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100还包括消防系统40、应急系统50、空调系统60和新风系统70。

其中，消防系统40、应急系统50、空调系统60和新风系统70分别与变压器10、总控制器1连接，以用于负责用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100运行的辅助功能。

具体地，变压器10采用双输出方式，一路连接主回路，用于连通磁悬浮飞轮储能设备30；另一路连接辅助回路，用于为消防系统40、应急系统50、空调系统60和新风系统70提供电能，以为用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100提供辅助功能。空调系统60和新风系统70控制用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100中的环境温度，在温度高时，可以采用空调系统60进行降温处理；在温度低时，可以采用新风系统70进行自然保温和降温，从而在温度低时无需再启动空调系统60，减少能量损耗。消防系统40和应急系统50用于保障用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100的消防安全，并设置联动总控设备20保护机制，以在消防系统40运行时，可以使总控设备20及时关闭磁悬浮飞轮储能设备30，以确保用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统100的使用安全。

本发明第二方面实施例提供一种飞轮储能系统的控制方法，应用于上述实施例提供的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统。如图2所示，飞轮储能系统的控制方法包括步骤S1-步骤S8。

步骤S1，接收到电网调度指令。

在实施例中，电网调度指令是指电网调度端对储能电站下发的带有正负符号的功率指令。用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的总控设备接收电网调度指令，以根据电网调度指令对磁悬浮飞轮储能设备的运行状态，按放电工况和充电工况进行分类确定，例如总控设备接收的电网调度指令为正符号的功率指令，则控制磁悬浮飞轮储能设备进行充电，反之总控设备接收的电网调度指令为负符号的功率指令，则控制磁悬浮飞轮储能设备进行放电。

步骤S2，根据电网调度指令获得电网惯量调节所需的有功功率或无功功率。

步骤S3，根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和有功功率或无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率。

其中，变压器转换效率为不同容量变压器在不同负载率条件下的运行效率。双向变流器转换效率为每个磁悬浮飞轮储能支路内集成的两个双向变流器的效率乘积。

在实施例中，随着用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的使用，变压器和每个磁悬浮飞轮储能支路中双向变流器的转换效率会降低，因此，在对电网惯量调节时，总控设备既需要控制磁悬浮飞轮储能设备提供电网所需的有功功率或无功功率，又需要控制磁悬浮飞轮储能设备补偿变压器和双向变流器所降低的转换效率。举例说明，理论上变压器转换效率为100%，但在实际工作时变压器的转换效率为90%，此时则需要控制磁悬浮飞轮储能设备补偿变压器所降低的转换效率10%。因此，通过变压器转换效率、双向变流器转换效率和有功功率或无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率，满足电网惯量调节的需求。

步骤S4，获取每个磁悬浮飞轮储能支路的电压和飞轮转速。

在实施例中，总控设备在控制磁悬浮飞轮储能设备进行充放电工作时，通过获取每个磁悬浮飞轮储能支路的电压和飞轮转速等状态信息，来判定磁悬浮飞轮储能设备中每个磁悬浮飞轮储能支路是否符合电网惯量调节要求，从而可以控制符合电网惯量调节要求的磁悬浮飞轮储能支路进行充放电工作，实现对用于辅助风力发电机电网惯量调节飞轮储能系统的合理控制。

步骤S5，根据飞轮转速计算每个磁悬浮飞轮储能支路的SOC值。

在实施例中，SOC值为每个磁悬浮飞轮储能支路的可执行能量值，用于确定飞轮储能能量的多少。SOC值可以通过每个磁悬浮飞轮储能支路的飞轮转速计算获得，关系如下。

其中， E为飞轮所能存储的最大能量，P1为飞轮自身保留能量值，

为飞轮旋转的角速度，

为飞轮的转动惯量，n为飞轮转速。从而根据飞轮转速获取飞轮所能存储的最大能量E，在保留飞轮自身所需能量的前提下，其余能量即为SOC值。

步骤S6，根据电压和SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路。

在实施例中，通过根据实际情况对参与惯量调节的磁悬浮飞轮储能支路的电压和SOC值进行条件设定，对于符合设定条件的磁悬浮飞轮储能支路即为目标磁悬浮飞轮储能支路，而不满足设定条件的磁悬浮飞轮储能支路则进行停机处理。

步骤S7，根据飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率。

其中，可执行功率为磁悬浮飞轮储能支路在实际工作时可允许使用的功率。

在实施例中，每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率与SOC值之间的关系如下。

其中，P2为可执行功率，t为可工作时间，E为飞轮所能存储的最大能量，

为磁悬浮飞轮储能支路的额定功率。从而根据飞轮转速可以获得的每个目标磁悬浮飞轮储能支路的SOC值，进而通过以上SOC值与可执行功率的关系式可以获得每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，由此确定每个目标磁悬浮飞轮储能支路中含有多少可以参与惯量调节的能量。

步骤S8，根据目标有功功率或目标无功功率以及每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率进行功率分配，并控制对应的目标磁悬浮飞轮储能支路中的飞轮。

在实施例中，在电网惯量调节时，确定目标有功功率或目标无功功率以及每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率后，计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路所需要执行的输入/输出功率。具体地，将电网所需的目标有功功率或目标无功功率分配至每个目标磁悬浮飞轮储能支路，如可以对目标有功功率或目标无功功率平均分配至每个目标磁悬浮飞轮储能支路，或者根据每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率的大小进行合理分配，以控制对应的目标磁悬浮飞轮储能支路中的飞轮执行动作，满足电网的惯量向上调节和向下调节的要求，以及，本发明实施例采用磁悬浮飞轮储能设备，通过利用飞轮储能代替化学电池储能，使用机电能量转换的储能方式，突破化学电池的局限，利用物理的方式即可实现储能，从而可以实现深度、频繁的满充满放电量。

根据本发明实施例的飞轮储能系统的控制方法，通过电压和SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路，并根据飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，以对每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率进行功率分配，可以实现对用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的合理控制，满足电网的惯量向上调节和向下调节的要求，可以实现深度、频繁的满充满放电量。

在一些实施例中，确定磁悬浮飞轮储能支路的电压为设定电压值且SOC值大于零，则说明飞轮储能系统状态正常，从而确定该磁悬浮飞轮储能支路为目标磁悬浮飞轮储能支路。当SOC值为零或者磁悬浮飞轮储能支路的电压不等于设定电压值时，则说明该磁悬浮飞轮储能支路故障，飞轮闭锁动作。

在一些实施例中，在磁悬浮飞轮储能设备处于放电工况时，每个目标磁悬浮飞轮储能支路的飞轮转速下降，可执行功率为飞轮转速的向下百分比，例如，可以表示为可执行功率Pfw=Rpm-%；或者，在磁悬浮飞轮储能设备处于充电工况时，每个目标磁悬浮飞轮储能支路的飞轮转速提升，可执行功率为飞轮转速的向上百分比，例如，可以表示为可执行功率Pfw=Rpm+%。其中，Rpm为飞轮转速值。

在一些实施例中，目标有功功率为有功功率与变压器转换效率和双向变流器转换效率的乘积；目标无功功率为无功功率与变压器转换效率和双向变流器转换效率的乘积。例如，根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和有功功率或无功功率进行加权计算，其加权计算方式如下。

其中，Pi为目标有功功率，K1为变压器转换效率，K2为双向变流器转换效率，P为有功功率，Qi为目标无功功率，Q为无功功率。

在一些实施例中，本发明实施例的控制方法还包括获取室内环境温度；确定室内环境温度大于预设温度阈值，则说明用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的工作环境温度较高，通过总控设备发送空调系统启动指令，使空调系统启动运行，以达到降温的目的；或者，确定室内环境温度小于或等于预设温度阈值时，则说明此时用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统的工作环境温度无需启动空调系统，通过总控设备发送新风系统启动指令，使新风系统启动，以达到降温的效果。其中，在对飞轮储能系统进行监测时，总控设备同时接收外部调度输入的功率需求指令，若接收到外部调度输入的功率需求指令，则直接启动空调系统，无需考虑室内环境温度。

下面参考附图3对本发明实施例的飞轮储能系统的控制方法进行举例说明，具体步骤如下。

步骤S9，接收电网调度指令。

步骤S10，计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率Pfw，并判断每个磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率Pfw是否不为0。若是，则执行步骤S11；若否，则执行步骤S16。

步骤S11，确定磁悬浮飞轮储能支路的电压为设定电压值且SOC值大于零。若是，则执行步骤S12；若否，则进行停机处理。

步骤S12，计算变压器的转换效率K1和双向变流器的转换效率K2。

步骤S13，计算目标有功功率Pi或目标无功功率Qi。

步骤S14，采集每个磁悬浮飞轮储能支路的可输出/输入状态，即获取每个磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，进而根据可执行功率计算每个磁悬浮飞轮储能支路的输入/输出功率即每个磁悬浮飞轮储能支路所需要执行的功率。

步骤S15，输出至每个目标磁悬浮飞轮储能支路。

步骤S16，磁悬浮飞轮储能设备进入飞轮浮充模式。

步骤S17，判断室内环境温度T是否大于预设温度阈值Tset，或判断接收到外部调度输入的功率需求指令P0是否不为0。若是，则执行步骤S18；若否，则执行步骤S19。

步骤S18，空调系统启动。

步骤S19，新风系统启动。

步骤S20，确定温度检测是否故障。若是，则执行步骤S21；若否，则继续监测温度。

步骤S21，磁悬浮飞轮储能设备停机。在故障解除后，再次启动工作状态。

本发明第三方面实施例提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的飞轮储能系统的控制方法。

在本说明书的描述中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，其特征在于，包括：

变压器，适于与电网连接；

总控设备，所述总控设备包括总控制器和N个总控继电器，每个所述总控继电器的第一端与所述变压器连接，所述总控制器与每个所述总控继电器连接，所述总控制器用于接收电网调度指令，并根据所述电网调度指令控制N个所述总控继电器以及发送状态控制指令；

磁悬浮飞轮储能设备，所述磁悬浮飞轮储能设备包括与N个所述总控继电器对应设置的N个磁悬浮飞轮储能支路，每个所述磁悬浮飞轮储能支路包括：

第一预充回路，所述第一预充回路的第一端与对应的所述总控继电器的第二端连接；

第一双向变流器，所述第一双向变流器的第一端与所述第一预充回路的第二端连接；

第二预充回路，所述第二预充回路的第一端与所述第一双向变流器的第二端连接；

第二双向变流器，所述第二双向变流器的第一端与所述第二预充回路的第二端连接；

电机，所述电机与所述第二双向变流器的第二端连接；

飞轮控制器，分别与所述第一预充回路、所述第一双向变流器、所述第二预充回路、所述第二双向变流器和所述总控制器连接，用于接收所述状态控制指令，并根据所述状态控制指令控制所述第一预充回路、所述第一双向变流器、所述第二预充回路和所述第二双向变流器执行动作。

2.根据权利要求1所述的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，其特征在于，在每个所述磁悬浮飞轮储能支路中，

所述第一预充回路包括第一预充开关和第一限流回路，所述第一预充开关的第一端与对应的所述总控继电器的第二端连接，所述第一预充开关的第二端与所述第一双向变流器的第一端连接，所述第一预充开关的控制端与所述飞轮控制器连接，所述第一限流回路的第一端与所述第一预充开关的第一端连接，所述第一限流回路的第二端与所述第一预充开关的第二端连接；

所述第二预充回路包括第二预充开关和第二限流回路，所述第二预充开关的第一端与所述第一双向变流器的第二端连接，所述第二预充开关的第二端与所述第二双向变流器的第一端连接，所述第二预充开关的控制端与所述飞轮控制器连接，所述第二限流回路的第一端与所述第二预充开关的第一端连接，所述第二限流回路的第二端与所述第二预充开关的第二端连接。

3.根据权利要求1所述的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，其特征在于，N=4。

4.根据权利要求1所述的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统还包括：

消防系统、应急系统、空调系统和新风系统；

其中，所述消防系统、所述应急系统、所述空调系统和所述新风系统分别与所述变压器、所述总控制器连接。

5.一种飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1-4任一项所述的用于辅助风力发电机电网惯量调节的飞轮储能系统，所述飞轮储能系统的控制方法包括：

接收到电网调度指令；

根据所述电网调度指令获得电网惯量调节所需的有功功率或无功功率；

根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和所述有功功率或所述无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率；

获取每个磁悬浮飞轮储能支路的电压和飞轮转速；

根据所述飞轮转速计算每个磁悬浮飞轮储能支路的SOC值；

根据所述电压和所述SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路；

根据所述飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率；

根据所述目标有功功率或所述目标无功功率以及每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率进行功率分配，并控制对应的所述目标磁悬浮飞轮储能支路中的飞轮。

6.根据权利要求5所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，根据所述电压和所述SOC值确定出参与惯量调节的目标磁悬浮飞轮储能支路，包括：

确定磁悬浮飞轮储能支路的所述电压为设定电压值且所述SOC值大于零，则确定所述磁悬浮飞轮储能支路为所述目标磁悬浮飞轮储能支路。

7.根据权利要求6所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，根据所述飞轮转速计算每个目标磁悬浮飞轮储能支路的可执行功率，包括：

在磁悬浮飞轮储能设备处于放电工况时，所述可执行功率为飞轮转速的向下百分比；

或者，在磁悬浮飞轮储能设备处于充电工况时，所述可执行功率为飞轮转速的向上百分比。

8.根据权利要求5所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，根据变压器转换效率、双向变流器转换效率和所述有功功率或所述无功功率进行加权计算以获得目标有功功率或目标无功功率，包括：

所述目标有功功率为所述有功功率与所述变压器转换效率和所述双向变流器转换效率的乘积；

所述目标无功功率为所述无功功率与所述变压器转换效率和所述双向变流器转换效率的乘积。

9.根据权利要求5所述的飞轮储能系统的控制方法，其特征在于，所述飞轮储能系统的控制方法还包括：

获取室内环境温度；

确定所述室内环境温度大于预设温度阈值，发送空调系统启动指令；

或者，确定所述室内环境温度小于或等于预设温度阈值，发送新风系统启动指令。

10.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求5-9任一项所述的飞轮储能系统的控制方法。

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