CN112821433A - 飞轮阵列储能系统的控制方法、储能系统和电网系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种飞轮阵列储能系统的控制方法、飞轮阵列储能系统和电网系统，该方法包括总控制器确定飞轮阵列储能系统非初次开机运行，根据获取的电网信息获得飞轮总补偿功率，根据在线单体飞轮数量和飞轮总补偿功率获得单体飞轮补偿功率并以广播方式下发给对应的单体飞轮控制器；单体飞轮控制器接收到单体飞轮补偿功率并发送给对应的单体飞轮，以控制对应单体飞轮执行对应的功率补偿动作，并记录单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，以及获取单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速，根据下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速对单体飞轮进行动作差异修正。该方法能提高系统稳定性、缩短响应时间和增大扩容量。

Description

飞轮阵列储能系统的控制方法、储能系统和电网系统

技术领域

本发明涉及电网技术领域，尤其是涉及一种飞轮阵列储能系统的控制方法、飞轮阵列储能系统和电网系统。

背景技术

随着人们对能源环境问题的日益重视，风力和光伏发电等可再生能源获得了广泛应用，但这些可再生能源具有波动性，若采用风电机组或光电机组等直接向电网供电时，输出电压和频率都将是不稳定的，供电电能质量无法保证，通过合理配置和控制功率型储能系统，可提高电网在波动性能源扰动作用下的动态性能和应对动态冲击的能力,实现其在电网中容量可信度的提高。飞轮储能技术与传统化学电池储能相比，具有无污染、充放电循环次数无限制、能量转换效率高等优点，用于减小新能源的功率波动比较适合。但是，独立的飞轮储能单元容量有限，而且受转子材料、以及整机制造成本的约束，能够满足交流电网功率需求的大容量飞轮储能系统的研制成本非常高。因此，应对MW（megawatt，兆瓦）级别的电网功率需求，可采取将特定功率等级的飞轮储能单元并联，构建大容量的飞轮阵列储能系统。

传统飞轮阵列储能系统采用一个总控制器通过采集电网频率等变化来计算维持交流电网功率平衡所需的总功率值，根据阵列内现有单体飞轮数量计算出分功率值分发给阵列内每个单体飞轮。并实时采集阵列内每个单体飞轮的实时转速等信息，来判断每个单体飞轮的实时差异性，并进行对每个单体飞轮状态差异性的调整。

随着并入电网的单体飞轮数量增加，会增加双向通讯数据量，总控制器针对于单体飞轮的功率指令数量及对单体飞轮储能状态的差异性调整等工作也会同等增加，增加了总控制器的运行负荷，所以受制于总控制器的处理能力，对并入系统的飞轮数量有一定限制。该种飞轮阵列储能系统的双向通讯数据量较多，也会导致系统的工作延时较大，并且工作进程较多，容易导致控制系统宕机，降低了飞轮阵列储能系统的可靠性。

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，本发明的目的之一在于提出一种飞轮阵列储能系统的控制方法，能提高飞轮阵列储能系统的稳定性、缩短响应时间，还能增大系统的扩容量。

本发明的目的之二在于提出一种飞轮阵列储能系统。

本发明的目的之三在于提出一种电网系统。

为了解决上述问题，本发明第一方面实施例提出的飞轮阵列储能系统的控制方法，飞轮阵列储能系统包括采集模块、N个单体飞轮、总控制器和与N个单体飞轮一一对应连接的N个单体飞轮控制器，N为大于1的整数，所述控制方法包括：所述总控制器确定所述飞轮阵列储能系统非初次开机运行，获取电网信息，并根据所述电网信息获得飞轮总补偿功率，以及根据在线单体飞轮数量和所述飞轮总补偿功率获得单体飞轮补偿功率，并将所述单体飞轮补偿功率以广播方式下发给对应的所述单体飞轮控制器；所述单体飞轮控制器接收到所述单体飞轮补偿功率，将所述单体飞轮补偿功率发送给对应的单体飞轮以控制对应单体飞轮执行对应的功率补偿动作，并记录所述单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，以及获取单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速对单体飞轮进行动作差异修正。

根据本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法，对应每个单体飞轮设置对应的单体飞轮控制器，采用总控制器与单体飞轮控制器相结合的方式，在飞轮阵列储能系统非初次开机运行的工况下，总控制器不再直接读取每个单体飞轮的运行数据，而是完全由单体飞轮控制器控制对应单体飞轮进行飞轮状态的差异性调整，有效减少总控制器的工作量，从而降低总控制器的宕机概率，提高飞轮阵列储能系统的稳定性。减少N个单体飞轮与总控制器之间的信息传递，能缩短飞轮阵列储能系统的响应时间，保证飞轮阵列储能系统通讯的实时性，并且并入飞轮阵列储能系统的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统的扩容量。

在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括：所述总控制器在工作空闲时，每隔预设时间以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个所述单体飞轮控制器；每个所述单体飞轮控制器接收到所述飞轮在线查询指令获取对应单体飞轮的在线状态识别信息，并将所述在线状态识别信息反馈给所述总控制器；所述总控制器根据所述在线状态识别信息更新在线单体飞轮数量。

在本发明的一些实施中，每个所述单体飞轮控制器接收到所述飞轮在线查询指令获取对应单体飞轮的在线状态识别信息，包括：每个所述单体飞轮控制器将所述飞轮在线查询指令发送给对应的单体飞轮，若接收到对应单体飞轮的回复信息，确定对应单体飞轮处于在线状态，若未接收到对应单体飞轮的回复信息，确定对应单体飞轮处于离线状态。

在本发明的一些实施例中，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速对单体飞轮进行动作差异修正，包括：根据所述单体飞轮补偿功率获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化控制值；根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值；若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值等于所述转速变化控制值，确定单体飞轮不存在动作差异性；若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值小于所述转速变化控制值，则增大对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率；若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值大于所述转速变化控制值，则减小对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率。

在本发明的一些实施例中，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速获得单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值，包括：通过以下公式获得所述转速变化计算值：

；其中，

为所述转速变化计算值，

为所述下发时间，

为所述下发时对应的飞轮转速，

为所述上报转速，

为所述上报时间。

在本发明的一些实施例中，所述控制方法还包括：所述总控制器确定所述飞轮阵列储能系统为初次开机运行，以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个所述单体飞轮控制器，并接收每个所述单体飞轮控制器回复的对应单体飞轮的初始在线状态识别信息，以及根据所述初始在线状态识别信息确定每个单体飞轮的初始在线状态。

为了解决上述问题，本发明第二方面实施例提出的飞轮阵列储能系统，包括：采集模块，用于采集电网信息；总控制器，所述总控制器与所述采集模块连接；N个单体飞轮和与N个所述单体飞轮一一对应连接的N个单体飞轮控制器，其中，N为大于1的整数；N个所述单体飞轮控制器均与所述总控制器通信连接以执行上面任一项实施例所述的飞轮阵列储能系统的控制方法。

根据本发明实施例的飞轮储能阵列系统，用于执行上面实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法，设置总控制器与N个单体飞轮控制器相结合，总控制器不再直接读取每个单体飞轮的运行数据，完全由N个单体飞轮控制器控制N个单体飞轮进行飞轮状态的差异性调整，有效减少总控制器的工作量，从而降低总控制器的宕机概率，提高飞轮阵列储能系统的稳定性。减少N个单体飞轮与总控制器之间的信息传递，能缩短飞轮阵列储能系统的响应时间，保证飞轮阵列储能系统通讯的实时性，并且并入飞轮阵列储能系统的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统的扩容量。

在本发明的一些实施例中，飞轮阵列储能系统还包括：485通讯线束，所述485通讯线束用于连接所述采集模块和所述总控制器。

在本发明的一些实施例中，飞轮阵列储能系统还包括：CAN总线，所述CAN总线用于连接所述总控制器和N个所述单体飞轮控制器。

为了解决上述问题，本发明第三方面实施例提出的电网系统，包括上面任一项实施例所述的飞轮阵列储能系统。

根据本发明实施例的电网系统，包括飞轮阵列储能系统，用于执行上面实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法，设置总控制器与N个单体飞轮控制器相结合，完全由N个单体飞轮控制器控制N个单体飞轮进行飞轮状态的差异性调整，有效减少总控制器的工作量，能缩短飞轮阵列储能系统的响应时间，提高飞轮阵列储能系统的稳定性。并且并入飞轮阵列储能系统的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统的扩容量，扩展电网功率补偿的范围。

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是本发明一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图；

图3是本发明又一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图；

图4是本发明又一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图；

图5是本发明一个实施例的飞轮阵列储能系统的框图；

图6是本发明另一个实施例的飞轮阵列储能系统的框图；

图7是本发明一个实施例的电网系统的框图。

附图标记：

电网系统100、电网200；

飞轮阵列储能系统10；

采集模块1、总控制器2、N个单体飞轮3、N个单体飞轮控制器4、485通讯线束5、CAN总线6。

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。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法。

图1是本发明一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图。

在本发明的一些实施例中，飞轮阵列储能系统包括采集模块、N个单体飞轮、总控制器和与N个单体飞轮一一对应连接的N个单体飞轮控制器，N为大于1的整数，例如N可以为2、10、100或200等。采集模块用于采集电网信息，并将电网信息传输给总控制器，N个单体飞轮控制器与N个单体飞轮一一对应连接，即飞轮阵列储能系统的单体飞轮控制器数量与单体飞轮数量相同，即每个单体飞轮都连接有一个单独的单体飞轮控制器。N个单体飞轮控制器均与总控制器通信连接，例如，可以将总控制器作为通讯网路的主站，将N个单体飞轮控制器均作为通讯网络的从站，总控制器可下发指令至N个单体飞轮控制器，N个单体飞轮控制器响应该指令以控制对应的单体飞轮运行。

基于对应每个单体飞轮设置对应的单体飞轮控制器，原来总控制器的部分工作量可以由单体飞轮控制器来分担，可以大大减少总控制器的工作量。如图1所示，本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法至少包括步骤S1和步骤S2，具体如下。

S1，总控制器确定飞轮阵列储能系统非初次开机运行，获取电网信息，并根据电网信息获得飞轮总补偿功率，以及根据在线单体飞轮数量和总补偿功率获得单体飞轮补偿功率，并将单体飞轮补偿功率以广播方式下发给对应的单体飞轮控制器。

其中，广播方式通信可以理解为：多个设备连接到同一条通信线路上的不同节点上，任意一个节点上的设备所发出的信号能被其他所有节点上的设备接收。例如，总控制器将单体飞轮补偿功率发送后，连接在该通信线路上的任意一个节点上的单体飞轮控制器均能同时接收到该单体飞轮补偿功率。

在本发明的一些实施例中，总控制器能实时获取电网信息，其中，电网信息可以包括电网的电压信息、电流信息以及频率信息等。总控制器将接收到的电网信息按照时间节点进行存储，并根据获取到的电网信息确定电网的充电或放电需求，以及对电网信息进行分析，获取电网功率和/或其他实时功率曲线，从而，确定飞轮阵列储能系统当前需要执行的飞轮总补偿功率。在飞轮阵列储能系统非初次开机工况下，总控制器已经获取并存储了在线单体飞轮数量的信息，根据已存储的当前在线单体飞轮数量，将总补偿功率进行平均分配，获得当前在线的每个单体飞轮的单体飞轮补偿功率，并将单体飞轮补偿功率以广播方式下发给对应的单体飞轮控制器。

S2，单体飞轮控制器接收到单体飞轮补偿功率，将单体飞轮补偿功率发送给对应的单体飞轮以控制对应单体飞轮执行对应的功率补偿动作，并记录单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，以及获取单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速，根据下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速对单体飞轮进行动作差异修正。

具体而言，单体飞轮控制器能实时监测对应连接的单体飞轮的工作状态数据例如飞轮转速并存储记录，当单体飞轮控制器接收到总控制器发出的单体飞轮补偿功率，会将该单体飞轮补偿功率进行存储，并且将该单体飞轮补偿功率发送给对应的单体飞轮，以控制对应的单体飞轮执行功率补偿动作。同时单体飞轮控制器还记录当前单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，并且单体飞轮每隔一定时间上报飞轮转速状态至对应的单体飞轮控制器，单体飞轮控制器获取对应单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速并存储，以实现单体飞轮控制器根据下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速对飞轮进行动作差异修正，使得每个在线的单体飞轮能够动作一致，更好地对电网进行功率补偿。

根据本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法，对应每个单体飞轮设置对应的单体飞轮控制器，采用总控制器与单体飞轮控制器相结合的方式，在飞轮阵列储能系统非初次开机运行的工况下，总控制器不再直接读取每个单体飞轮的运行数据，而是完全由单体飞轮控制器控制对应单体飞轮进行飞轮状态的差异性调整，有效减少总控制器的工作量，从而降低总控制器的宕机概率，提高飞轮阵列储能系统的稳定性。减少N个单体飞轮与总控制器之间的信息传递，能缩短飞轮阵列储能系统的响应时间，保证飞轮阵列储能系统通讯的实时性，并且并入飞轮阵列储能系统的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统的扩容量。

在本发明的一些实施例中，如图2所示，为根据本发明另一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图，本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法还包括步骤S3-S5，具体如下。

S3，总控制器在工作空闲时，每隔预设时间以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个单体飞轮控制器。

举例而言，总控制器根据电网信息确定无需对电网功率进行调节时，飞轮阵列储能系统不用执行功率调节动作，此时，总控制器不需要通过通讯线路发送单体飞轮补偿功率，通讯线路处于空闲的工作状态，即总控制器处于工作空闲状态。在工作空闲时，总控制器每隔预设时间例如10分钟，以广播方式发送飞轮在线查询指令至N个单体飞轮控制器，所有单体飞轮控制器均能接收到该飞轮在线查询指令。

S4，每个单体飞轮控制器接收到飞轮在线查询指令获取对应单体飞轮的在线状态识别信息，并将在线状态识别信息反馈给总控制器。

具体地，每个单体飞轮控制器接收到飞轮在线查询指令后，将飞轮在线查询指令发送至对应单体飞轮，若接收到对应单体飞轮的回复信息，则确定单体飞轮正常运行，即该单体飞轮处于在线状态，若未接收到对应单体飞轮的回复信息，则确定该单体飞轮出现故障，即处于离线状态，每个单体飞轮控制器将对应连接的单体飞轮的在线状态识别信息反馈给总控制器。

S5，总控制器根据在线状态识别信息更新在线飞轮数量。

具体地，总控制器根据接收到的在线状态识别信息确定N个单体飞轮的在线状态和离线状态，计算当前在线飞轮数量，并对应增加或减少已存储的当前在线飞轮数量，同时记录故障飞轮的编号。

以上，由每个单体飞轮控制器监测对应单体飞轮的在线状态，并将单体飞轮的在线状态识别信息上传给总控制器，总控制器通过更新在线飞轮数量，可以更加准确地根据飞轮总补偿功率来分配单体飞轮补偿功率。

在本发明的一些实施例中，如图3所示，为根据本发明又一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图，其中，在上面步骤S2中，单体飞轮控制器根据下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速对单体飞轮进行动作差异修正，可以通过步骤S201-S205实现，具体如下。

S201，根据单体飞轮补偿功率获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化控制值。

在实施例中，单体飞轮的运行功率与单体飞轮转速具有一定的对应关系，单体飞轮补偿功率与单体飞轮的转速变化控制值存在对应关系，根据单体飞轮补偿功率可以通过查询两者的对应数据表格或者通过预存的两者满足的计算模型来获得单体飞轮在单位时间内的转速变化控制值。

S202，根据下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值。

其中，可以将下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速进行分析计算，以获取对应的单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值。

在本发明的一些实施例中，可以根据公式（1-1）获得转速变化计算值：

公式（1-1）

其中，

为转速变化计算值，

为下发时间，

为下发时对应的飞轮转速，

为上报转速，

为上报时间。单体飞轮控制器通过将上报转速

与下发时对应的飞轮转速

相减，以及，将上报时间

与下发时间

相减，并将相减之后的差值做除法计算，从而获取对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值

。

S203，若单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值等于转速变化控制值，则确定单体飞轮不存在动作差异性。

例如，将单体飞轮补偿功率对应的单体飞轮在单位时间内的转速变化控制值记为k，当K=k时，即当前单体飞轮转速可以满足单体飞轮补偿功率的需求，确定对应的单体飞轮不存在动作差异性，不需要对对应的单体飞轮进行动作差异修正，即单体飞轮仍以原转速运行。

S204，若单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值小于转速变化控制值，则增大对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率。

例如，当K<k时，转速变化计算值达不到所需的转速变化控制值，即单体飞轮的实际转速不能满足单体飞轮补偿功率需求的转速，确定对应的单体飞轮存在动作差异性，需要进行向上修正，即增大对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率，也就是提升单体飞轮的实际转速，从而使得单体飞轮实际提供的功率能够满足电网需求功率。

S205，若单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值大于转速变化控制值，则减小对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率。

例如，当K>k时，转速变化计算值超过了所需的转速变化控制值，即单体飞轮的实际转速超过了单体飞轮补偿功率需求的转速，确定对应的单体飞轮存在动作差异性，需要进行向下修正，即减小对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率。

具体而言，当单体飞轮控制器接收到总控制器发出的单体飞轮补偿功率后，单体飞轮控制器将该单体飞轮补偿功率进行存储并发送给对应的单体飞轮的同时，记录下当前单体飞轮补偿功率的下发时间及下发时对应的飞轮转速。单体飞轮每隔一定时间上报飞轮转速状态至对应的单体飞轮控制器，单体飞轮控制器获取单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速并存储。以及，单体飞轮控制器根据上面的下发时间和下发时对应的飞轮转速、上报时间和上报转速获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值，并将转速变化计算值与转速变化控制值进行比较，依照上面的方式根据比较结果来对对应单体飞轮进行动作差异修正，以使得参与功率补偿的单体飞轮动作一致。

在本发明的一些实施例中，如图4所示，为根据本发明又一个实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法的流程图，本发明实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法还包括步骤S6，具体如下。

S6，总控制器确定飞轮阵列储能系统为初次开机运行，以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个单体飞轮控制器，并接收每个单体飞轮控制器回复的对应单体飞轮的初始在线状态识别信息，以及根据初始在线状态识别信息确定每个单体飞轮的初始在线状态。

在本发明的一些实施例中，在飞轮阵列储能系统初次开机运行时，总控制器可以基于每个单体飞轮的初始在线状态确定初始在线单体飞轮数量，并根据飞轮总补偿功率和初始在线单体飞轮数量来分配飞轮总补偿功率，以使得在线单体飞轮进行功率补偿，满足电网功率调整。

具体而言，飞轮阵列储能系统开机上电后，总控制器会执行一次向每个单体飞轮控制器以广播方式发送飞轮在线查询指令的动作，每个单体飞轮控制器接收到飞轮在线查询指令并将该指令发送至对应单体飞轮，并且获取对应单体飞轮回复的初始在线状态识别信息进而将单体飞轮的初始在线状态识别信息反馈给总控制器，总控制器根据接收到的单体飞轮的初始在线状态识别信息确定每个单体飞轮的初始在线状态，从而统计当前在线的单体飞轮数量，进而可以基于当前在线的单体飞轮数量来分配飞轮总补偿功率，使得当前在线单体飞轮执行相应功率补偿动作，以满足电网的功率补偿需求。

图5是本发明一个实施例的飞轮阵列储能系统的框图。

在本发明的一些实施例中，如图5所示，飞轮阵列储能系统10至少包括采集模块1、总控制器2、N个单体飞轮3和N个单体飞轮控制器4。

其中，采集模块1与电网200连接，用于采集电网信息，电网信息可以包括电压信息、电流信息和电网频率信息等。总控制器2与采集模块1连接，采集模块1将采集到的电网信息输送至总控制器2。

其中，N为大于1的整数，例如N可以为2、10、100或200等，即并入电网的单体飞轮的数量不受限制，可以根据具体需求来设置。例如图5所示，N个单体飞轮3包括单体飞轮31至单体飞轮3N，N个单体飞轮控制器4包括单体飞轮控制器41至单体飞轮控制器4N，单体飞轮控制器的数量与单体飞轮的数量相同，且N个单体飞轮3与N个单体飞轮控制器4一一对应连接，例如，单体飞轮控制器41与单体飞轮31连接，单体飞轮控制器42与单体飞轮32连接，单体飞轮控制器4N与单体飞轮3N连接，即每个单体飞轮对应设置单体飞轮控制器，通过单体飞轮控制器可以分担总控制器2的部分工作，减少总控制器2的工作量。

N个单体飞轮控制器4均与总控制器2通信连接以执行上面实施例的飞轮阵列储能系统的控制方法。其中，在实施例中，总控制器2作为通讯网路的主站，N个单体飞轮控制器4均作为通讯网络的从站，总控制器2采用广播方式下发指令至N个单体飞轮控制器4，以实现总控制器2同时与N个单体飞轮控制器4进行通信。

在本发明的实施例中，N个单体飞轮控制器4实时监测N个单体飞轮3的转速等工作状态并存储记录。以单体飞轮控制器41和单体飞轮31为例，总控制器2发出单体飞轮补偿功率至每个单体飞轮控制器，其中，单体飞轮控制器41接收到单体飞轮补偿功率，将单体飞轮补偿功率发送给单体飞轮31以控制单体飞轮31执行对应的功率补偿动作，并记录单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，以及获取单体飞轮31上报转速状态时的上报时间和上报转速，根据下发时间和下发时的飞轮转速、上报时间和上报转速获得对单体飞轮31在单位时间内的转速变化计算值，并将转速变化计算值与根据单体飞轮补偿功率获得的转速变化控制值进行比较，根据比较结果来对单体飞轮31进行动作差异修正，以使得单体飞轮31与其它在线单体飞轮的动作一致。

根据本发明实施例的飞轮阵列储能系统10，对于每个单体飞轮设置对应的单体飞轮控制器，即将总控制器2与N个单体飞轮控制器4相结合，总控制器2不再直接读取每个单体飞轮的运行数据，完全由N个单体飞轮控制器4控制N个单体飞轮3进行飞轮状态的差异性调整，有效减少总控制器2的工作量，从而降低总控制器2的宕机概率，提高飞轮阵列储能系统10的稳定性。减少N个单体飞轮3与总控制器2之间的信息传递，能缩短飞轮阵列储能系统10的响应时间，保证飞轮阵列储能系统10通讯的实时性，并且并入飞轮阵列储能系统10的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统10的扩容量。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，为根据本发明另一个实施例的飞轮阵列储能系统的框图，其中，飞轮阵列储能系统10还包括485通讯线束5，485通讯线束5用于连接采集模块1和总控制器2。采集模块1将采集到的电网信息经485通讯线束5输送至总控制器2，通过采用485通讯线束5以实现电网信息的远距离传输，并且在远距离条件下以及电子噪声大的环境下能有效传输电网信息，抗干扰性较好。

在本发明的一些实施例中，如图6所示，飞轮阵列储能系统10还包括CAN总线6，CAN总线6用于连接总控制器2和N个单体飞轮控制器4，其中，CAN总线6可采用工业级CAN通讯总线。N个单体飞轮控制器4均经过CAN总线6接入总控制器2，从而组成一个完整的通讯网络，在实施例中，总控制器2可以作为通讯网路的主站，N个单体飞轮控制器4均作为通讯网络的从站，总控制器2采用广播方式下发指令至N个单体飞轮控制器4。采用CAN总线6进行通信，保证N个单体飞轮控制器4的优先级相同，即总控制器2发送一次指令，该指令经CAN总线6可以被N个单体飞轮控制器4同时接收。

基于上面实施例的飞轮阵列储能系统，本发明第三方面实施例提出了电网系统。

图7是本发明一个实施例的电网系统的框图。如图7所示，本发明实施例的电网系统100包括上面实施例的飞轮阵列储能系统10。当然还包括其它电网配置设备和系统，在此不一一列举。其中，飞轮阵列储能系统10的构成和工作过程可以参照上面实施例的描述，在此不再赘述。

根据本发明实施例的电网系统100，通过并入上面实施例的飞轮阵列储能系统10，每个单体飞轮对应设置单体飞轮控制器，将总控制器2与N个单体飞轮控制器4相结合，由N个单体飞轮控制器4控制N个单体飞轮3进行飞轮状态的差异性调整，可以有效减少总控制器2的工作量，缩短飞轮阵列储能系统10的响应时间，提高飞轮阵列储能系统10的稳定性，从而提高电网稳定性。并且，并入飞轮阵列储能系统10的单体飞轮数量不受限制，能在一定程度上增大飞轮阵列储能系统10的扩容量，扩展电网功率补偿的范围。

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)

1.一种飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，飞轮阵列储能系统包括采集模块、N个单体飞轮、总控制器和与N个单体飞轮一一对应连接的N个单体飞轮控制器，N为大于1的整数，所述控制方法包括：

所述总控制器确定所述飞轮阵列储能系统非初次开机运行，获取电网信息，并根据所述电网信息获得飞轮总补偿功率，以及根据在线单体飞轮数量和所述飞轮总补偿功率获得单体飞轮补偿功率，并将所述单体飞轮补偿功率以广播方式下发给对应的所述单体飞轮控制器；

所述单体飞轮控制器接收到所述单体飞轮补偿功率，将所述单体飞轮补偿功率发送给对应的单体飞轮以控制对应单体飞轮执行对应的功率补偿动作，并记录所述单体飞轮补偿功率的下发时间和下发时对应的飞轮转速，以及，获取单体飞轮上报转速状态时的上报时间和上报转速，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速对单体飞轮进行动作差异修正。

2.根据权利要求1所述的飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述总控制器在工作空闲时，每隔预设时间以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个所述单体飞轮控制器；

每个所述单体飞轮控制器接收到所述飞轮在线查询指令获取对应单体飞轮的在线状态识别信息，并将所述在线状态识别信息反馈给所述总控制器；

所述总控制器根据所述在线状态识别信息更新在线单体飞轮数量。

3.根据权利要求2所述的飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，每个所述单体飞轮控制器接收到所述飞轮在线查询指令获取对应单体飞轮的在线状态识别信息，包括：

每个所述单体飞轮控制器将所述飞轮在线查询指令发送给对应的单体飞轮，若接收到对应单体飞轮的回复信息，确定对应单体飞轮处于在线状态，若未接收到对应单体飞轮的回复信息，确定对应单体飞轮处于离线状态。

4.根据权利要求1所述的飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速对单体飞轮进行动作差异修正，包括：

根据所述单体飞轮补偿功率获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化控制值；

根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值；

若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值等于所述转速变化控制值，确定单体飞轮不存在动作差异性；

若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值小于所述转速变化控制值，则增大对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率；

若单体飞轮在单位时间内的所述转速变化计算值大于所述转速变化控制值，则减小对应单体飞轮的单体飞轮补偿功率。

5.根据权利要求4所述的飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，根据所述下发时间和下发时对应的飞轮转速、所述上报时间和所述上报转速获得对应单体飞轮在单位时间内的转速变化计算值，包括：

通过以下公式获得所述转速变化计算值：

；

其中，

为所述转速变化计算值，

为所述下发时间，

为所述下发时对应的飞轮转速，

为所述上报转速，

为所述上报时间。

6.根据权利要求1所述的飞轮阵列储能系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：

所述总控制器确定所述飞轮阵列储能系统为初次开机运行，以广播方式发送飞轮在线查询指令给每个所述单体飞轮控制器，并接收每个所述单体飞轮控制器回复的对应单体飞轮的初始在线状态识别信息，以及根据所述初始在线状态识别信息确定每个单体飞轮的初始在线状态。

7.一种飞轮阵列储能系统，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集电网信息；

总控制器，所述总控制器与所述采集模块连接；

N个单体飞轮和与N个所述单体飞轮一一对应连接的N个单体飞轮控制器，其中，N为大于1的整数；

N个所述单体飞轮控制器均与所述总控制器通信连接以执行权利要求1-6任一项所述的飞轮阵列储能系统的控制方法。

8.根据权利要求7所述的飞轮阵列储能系统，其特征在于，还包括：

485通讯线束，所述485通讯线束用于连接所述采集模块和所述总控制器。

9.根据权利要求8所述的飞轮阵列储能系统，其特征在于，还包括：

CAN总线，所述CAN总线用于连接所述总控制器和N个所述单体飞轮控制器。

10.一种电网系统，其特征在于，包括权利要求7-9任一项所述的飞轮阵列储能系统。

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