CN114865700A - 基于飞轮的储能一体化系统及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法，包括：风力发电系统和飞轮储能系统；其中，风力发电系统包括风力发电机和与风力发电机匹配的输出系统；输出系统包括依次连接的风机整流器、公共直流母线和并网逆变器，其中，风机整流器的输入端连接至风力发电机，并网逆变器的输出端连接至电网系统；飞轮储能系统包括飞轮电机和飞轮变流器，其中，飞轮变流器的输入端与飞轮电机连接，飞轮变流器的输出端与公共直流母线连接；风力发电系统和飞轮储能系统按照预设的控制逻辑向电网系统进行供电。本发明能够将单体的风力发电系统与飞轮储能系统集成应用，针对单体风力发电单元的功率进行处理，进而保证电网的稳定性。

Description

基于飞轮的储能一体化系统及供电方法

技术领域

本发明涉及风力发电技术领域，尤其是涉及一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法。

背景技术

风力发电装置作为新能源发电系统的重要发展方向，未来装机量和发电量均会有很大的增加。但是风力发电系统具有天然的不稳定性、间歇性和随机性，其大规模并网将会影响电网的稳定性和可靠性。为此，在风力发电系统的并网端并入飞轮储能装置是提高风力发电稳定性的重要手段。飞轮储能装置是一种电能-动能-电能双向转换的高效率储能系统，它可用于风力发电削峰填谷，平滑功率输出，保证电网稳定性。

常规的飞轮储能装置是并联于风力发电系统的并网端，风力发电系统和飞轮储能装置是相互独立的系统，在电气上互不干扰。现有的风力发电系统中包含多个风力发电单元，而常规的飞轮储能系统和高风力发电系统只能通过软件上的控制，将二者联系在一起，实现统一调度，这一方式使飞轮储能系统无法针对其中一个风力发电单元的功率进行处理，这就导致现有的风力发电系统无法真正保证电网的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法，以解决现有技术中的飞轮储能系统无法针对单一风力发电单元的功率进行处理的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于飞轮的储能一体化系统，包括：风力发电系统和飞轮储能系统；其中，风力发电系统包括风力发电机和与风力发电机匹配的输出系统；输出系统包括依次连接的风机整流器、公共直流母线和并网逆变器，其中，风机整流器的输入端连接至风力发电机，并网逆变器的输出端连接至电网系统；飞轮储能系统包括飞轮电机和飞轮变流器，其中，飞轮变流器的输入端与飞轮电机连接，飞轮变流器的输出端与公共直流母线连接；风力发电系统和飞轮储能系统按照预设的控制逻辑向电网系统进行供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，基于飞轮的储能一体化系统还包括：直流侧制动电阻系统；直流侧制动电阻系统的一端连接至飞轮变流器的输出端，另一端连接至公共直流母线的地线；直流侧制动电阻系统用于直流侧能量释放。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，基于飞轮的储能一体化系统还包括：交流制动电阻系统；交流制动电阻系统一端连接至飞轮电机的输出端，另一端连接至预设的中线端；交流制动电阻系统用于飞轮电机的能量释放。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，基于飞轮的储能一体化系统还包括：设置在飞轮变流器的输出端与公共直流母线的连接通路上的保护电路；保护电路用于对风力发电系统和飞轮储能系统进行隔离保护。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，保护电路包括依次连接的断路器和熔断器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，基于飞轮的储能一体化系统还包括：直流接触器；公共直流母线通过直流接触器接入直流侧制动电阻系统。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，基于飞轮的储能一体化系统还包括：交流接触器；飞轮电机的输出端通过交流接触器接入交流制动电阻系统。

第二方面，本发明实施例还一种基于飞轮的储能一体化供电方法，该方法应用于上述基于飞轮的储能一体化系统，该基于飞轮的储能一体化系统包括：风力发电系统和飞轮储能系统，该方法包括：获取预先设置的飞轮储能系统的工作模式，其中，工作模式包括直流稳压模式和功率模式；按照工作模式对应的预设的控制逻辑对飞轮储能系统的充放电过程进行控制。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，当飞轮储能系统的工作模式为直流稳压模式时；按照工作模式对应的预设的控制逻辑对飞轮储能系统的充放电过程进行控制的步骤，包括：获取飞轮储能系统的飞轮稳压值，以及飞轮电机的转速上限值和转速下限值；判断当前公共直流母线的电压是否小于飞轮稳压值；如果是，控制飞轮电机按照预设的额定功率进行放电，直至飞轮电机的转速降至转速下限值；控制飞轮电机的放电功率降低至预设的功率阈值，以使飞轮电机进入待机状态；如果公共直流母线的电压大于或等于飞轮稳压值，则控制飞轮电机以预设的额定功率进行充电，直至飞轮电机的转速达到转速上限值；控制飞轮电机的充电功率降低至预设的功率阈值，以使飞轮电机进入待机状态。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，当飞轮储能系统的工作模式为功率模式时；按照工作模式对应的预设的控制逻辑对风力发电系统和飞轮储能系统的充放电过程进行控制的步骤，包括：获取飞轮储能系统的功率数据和控制指令，其中，功率数据和控制指令为风力发电系统通过通信接口发送至飞轮储能系统；如果功率数据和控制指令为风力发电系统在发电不足时发送的，则提取功率数据对应的放电功率值；控制飞轮储能系统以放电功率值进行放电操作，直至飞轮电机的转速达到转速下限值，并使飞轮电机进入待机状态；如果功率数据和控制指令为风力发电系统在发电过剩时发送的，则提取功率数据对应的充电功率值；控制飞轮储能系统以充电功率值进行充电操作，直至飞轮电机的转速达到转速上限值，并使飞轮电机进入待机状态。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明提供一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法，通过在风力发电系统侧的风机整流器后端增加包含飞轮变流器的飞轮储能系统，将单体的风力发电系统与飞轮储能系统集成应用，能够针对现有高风力发电系统中的单体风力发电单元的功率进行处理，保证供电的功率准确程度，进而保证电网的稳定性。此外，现有高风力发电系统中的任一单体风力发电单元均可以使用上述储能一体化系统，进而能够保证大规模风力发电系统的并网使用时的电网的稳定性，实用性强，便于工程应用。同时该一体化系统结构易于实现大规模并机使用，且能够互为备份，提高可靠性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种基于飞轮的储能一体化系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种基于飞轮的储能一体化系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图；

图4为本发明实施例提供的另一种基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图；

图5为本发明实施例提供的另一种基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前，风力发电系统配飞轮储能装置还属于新兴的技术，其电气结构和控制策略还是不断研究中。

目前风力发电装置作为新能源发电系统的重要发展方向，未来装机量和发电量均会有很大的增加。但是风力发电系统具有天然的不稳定性、间歇性和随机性，其大规模并网将会影响电网的稳定性和可靠性。为此，在风力发电系统的并网端并入飞轮储能装置是提高风力发电稳定性的重要手段。飞轮储能装置是一种电能-动能-电能双向转换的高效率储能系统，它可用于风力发电削峰填谷，平滑功率输出，保证电网稳定性。

常规的飞轮储能装置是并联于风力发电系统的并网端，风力发电系统和飞轮储能装置是相互独立的系统，在电气上互不干扰。现有的风力发电系统中包含多个风力发电单元，而常规的飞轮储能系统和高风力发电系统只能通过软件上的控制，将二者联系在一起，实现统一调度，这一方式使飞轮储能系统无法针对其中一个风力发电单元的功率进行处理，这就导致现有的风力发电系统无法真正保证电网的稳定性。

此外，上述应用形式适合于大规模风机系统统一调度，一般需配置容量很大的飞轮系统，而不适合于单体风力发电系统，不利于飞轮储能装置在风力发电系统中的局部应用。

基于此，本发明实施例提供的一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法，飞轮储能系统可以针对现有风力发电系统中的其中一个风力发电单元的功率进行处理，使风力发电系统能够保证电网的稳定性。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种基于飞轮的储能一体化系统进行详细介绍。

在一种可能的实施方式中，本发明实施例提供了一种基于飞轮的储能一体化系统，图1示意了一种基于飞轮的储能一体化系统的结构示意图，包括：风力发电系统10和飞轮储能系统20。

其中，风力发电系统10包括风力发电机11和与风力发电机11匹配的输出系统；输出系统包括依次连接的风机整流器121、公共直流母线122和并网逆变器123。具体地，风机整流器121的输入端连接至风力发电机11，并网逆变器123的输出端连接至电网系统。在具体实现时，上述风机整流器121AC/DC用于将风力发电机11输出的交流电整流为直流电，形成公共直流母线122。之后由上述并网逆变器123DC/AC将直流电逆变为交流电并网。具体地，上述风机整流器121AC/DC为背靠背变流器。

上述飞轮储能系统20包括飞轮电机21和飞轮变流器22，其中，飞轮变流器22的输入端与飞轮电机21连接，飞轮变流器22的输出端与公共直流母线122连接；上述飞轮变流器22用于将上述飞轮电机21的交流电整流为直流电，以通过上述公共直流母线122及并网逆变器123后连接至电网系统。

具体地，风力发电系统10和飞轮储能系统20按照预设的控制逻辑向电网系统进行供电。在具体实现时，上述飞轮储能系统20会基于上述风力发电系统10向电网系统供电对应的能量，按照预设的控制逻辑向电网系统进行供电。

本发明实施例提供的一种基于飞轮的储能一体化系统，通过在风力发电系统10侧的风机整流器121后端增加包含飞轮变流器22的飞轮储能系统20，将单体的风力发电系统10与飞轮储能系统20集成应用，能够针对现有高风力发电系统10中的单体风力发电单元的功率进行处理，保证供电的功率准确程度，进而保证电网的稳定性。此外，现有高风力发电系统10中的任一单体风力发电单元均可以使用上述储能一体化系统，进而能够保证大规模风力发电系统10的并网使用时的电网的稳定性，实用性强，便于工程应用。同时该一体化系统结构易于实现大规模并机使用，且能够互为备份，提高可靠性。

为了便于理解，图2示出了另一种基于飞轮的储能一体化系统的结构示意图，该基于飞轮的储能一体化系统在上述的储能一体化系统的基础上实现，如图2所示，本实施例中，该基于飞轮的储能一体化系统还包括：直流侧制动电阻系统30。

具体地，直流侧制动电阻系统30的一端连接至飞轮变流器22的输出端，另一端连接至公共直流母线122的地线；其中，直流侧制动电阻系统30用于直流侧能量释放。具体地，上述直流侧制动电阻系统30中采用的电阻型号根据飞轮电机21的输出功率确定。

进一步的，公共直流母线122还通过直流接触器31接入直流侧制动电阻系统30。在具体实现时，当飞轮储能系统20发生故障或者不可逆失效时，上述飞轮变流器22迅速由当前状态切换至向直流母线放电模式，并控制上述直流接触器31闭合，上述飞轮电机21的能量及由该直流侧制动电阻系统30进行泄放，将飞轮电机21的转速不断降低，以保证飞轮系统的安全性和稳定性。进一步的，由于上述飞轮变流器22处将交流电整流为直流电，可以将飞轮电机21的电压提升，进而在启用上述直流侧制动电阻系统30时，该直流侧制动电阻系统30的泄放功率大，上述飞轮电机21的转子降速快，进而使上述飞轮电机21能够快速将能量泄放，可防止飞轮储能系统20的二次损坏。

进一步的，上述基于飞轮的储能一体化系统还包括：交流制动电阻系统。具体地，交流制动电阻系统一端连接至飞轮电机21的输出端，另一端连接至预设的中线端；其中，交流制动电阻系统用于飞轮电机21的能量释放。

具体地，上述交流制动电阻系统由三组电阻组成，上述飞轮电机21为三相电机，每个电阻的前端接入飞轮电机21的单相，每个电阻的末端并联在一起形成中线端。具体地，上述交流侧制动电阻系统40中采用的电阻型号也根据飞轮电机21的输出功率确定。

在具体实现时，飞轮电机21的输出端还通过交流接触器接入交流制动电阻系统。当上述飞轮变流器22发生失效时，飞轮变流器22迅速停机，交流接触器闭合，此时无法实现直流侧制动接入，因此上述交流侧制动电阻系统40在交流接触器闭合下迅速投入运行，将飞轮电机21的转子能量泄放到上述交流侧制动电阻系统40一侧，之后上述飞轮电机21转速不断降低，以保证上述飞轮储能系统20的安全性和稳定性。

进一步的，上述基于飞轮的储能一体化系统还包括：设置在飞轮变流器22的输出端与公共直流母线122的连接通路上的保护电路；该保护电路用于对风力发电系统10和飞轮储能系统20进行隔离保护。具体地，保护电路包括依次连接的断路器51和熔断器52。其中，上述断路器51和熔断器52串联在上述飞轮变流器22的输出端与公共直流母线122的连接通路上，上述断路器51靠近上述飞轮变流器22设置。

在具体实现时，当将上述飞轮储能系统20发生故障时，由上述断路器51对电路及时分段，以保护供电电路。进一步的，上述熔断器52起着过流保护和短路保护作用。

本发明实施例提供的一种基于飞轮的储能一体化系统，包括风力发电系统10和飞轮储能系统20，飞轮储能系统20中包括飞轮电机21和飞轮变流器22，风力发电系统10中的风力发电机11和输出系统，该输出系统中包括风机整流器121、公共直流母线122和并网逆变器123，此外还包括保护电路，以及直流制动电阻系统和交流制动电阻系统，该一体化系统结构完整，不仅可以实现单台风力发电机11系统与飞轮储能系统20的一体化设计，大幅提高风力发电机11系统的并网电能质量，复制性和移植性强，同时，直流制动电阻系统可以保证飞轮快速降速，交流制动电阻系统可以保证在飞轮变流器22失效时飞轮电机21的可靠制动，进而保证供电的稳定性，且直流制动电阻系统和交流制动电阻系统均可以避免飞轮储能系统20故障后的二次损坏，从全方位保证了飞轮储能系统20的能量释放，提高了系统的安全性和可靠性。

进一步，在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种基于飞轮的储能一体化供电方法，应用于上述基于飞轮的储能一体化系统，基于飞轮的储能一体化系统包括：风力发电系统10和飞轮储能系统20，具体地，如图3所示的一种基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图，该方法包括：

步骤S302，获取预先设置的飞轮储能系统20的工作模式。

步骤S304，按照工作模式对应的预设的控制逻辑对飞轮储能系统20的充放电过程进行控制。

具体地，上述工作模式包括直流稳压模式和功率模式，上述风力发电系统10中的风力发电机11可能包含有通讯接口，在具体实现时，本发明实施例可以根据上述风力发电机11是否包含通讯接口来确定上述一体化系统的工作模式，以控制上述飞轮储能系统20的充放电过程。

为了便于理解，图4示出了另一种基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图，该方法重点描述飞轮储能系统20的工作模式为直流稳压模式时，按照工作模式对应的预设的控制逻辑对飞轮储能系统20的充放电过程进行控制的过程，如图4所示，本实施例中，该基于飞轮的储能一体化供电方法还包括如下步骤：

步骤S402，获取飞轮储能系统20的飞轮稳压值，以及飞轮电机21的转速上限值和转速下限值。

步骤S404，判断当前公共直流母线122的电压是否小于飞轮稳压值。

具体地，当上述风力发电机11不包含通讯接口时，表示上述飞轮储能系统20无法与上述风力发电机11进行通讯，在此时，则给定上述飞轮电机21的稳压值Vdc，以及上述飞轮电机21的转速上限值Nmax和转速下限值Nmin，并且通过实时测量能够得到上述公共直流母线122电压Vfbk。

在具体实现时，则需要判断上述公共直流母线122电压是否小于上述飞轮稳压值，来确定是否需要使上述飞轮储能系统20对上述公共直流母线122电压进行能量补充，以使上述飞轮储能系统20也对上述电网系统供电。具体地，上述飞轮储能系统20是否对上述公共直流母线122电压进行能量补充，在于如何能够保证公共直流母线122电压的稳定。

步骤S406，如果是，控制飞轮电机21按照预设的额定功率进行放电，直至飞轮电机21的转速降至转速下限值。

步骤S408，控制飞轮电机21的放电功率降低至预设的功率阈值，以使飞轮电机21进入待机状态。

当Vdc>Vfbk时，上述飞轮电机21以设定的额定功率放电，直至达到最低转速Nmin，此时，飞轮电机21不再进行放电，此时，使上述飞轮电机21的放电功率降至零，也即上述放电功率对应的预设的功率阈值为零，上述飞轮电机21进入待机运行状态。

步骤S410，如果公共直流母线122的电压大于或等于飞轮稳压值，则控制飞轮电机21以预设的额定功率进行充电，直至飞轮电机21的转速达到转速上限值。

步骤S412，控制飞轮电机21的充电功率降低至预设的功率阈值，以使飞轮电机21进入待机状态。

当Vdc<Vfbk时，则表示上述公共直流母线122的电压充足，此时，上述飞轮电机21无需对上述公共直流母线122电压进行能量补充，上述飞轮电机21以额定功率充电，直至达到最大转速Nmax，此时，飞轮电机21不再进行充电，此时，使上述飞轮电机21进入待机运行状态飞轮充电功率降至零，也即上述充电功率对应的预设的功率阈值为零，上述飞轮电机21进入待机运行状态。

进一步的，图5示出了另一种基于飞轮的储能一体化供电方法的流程图，该方法重点描述飞轮储能系统20的工作模式为功率模式时，按照工作模式对应的预设的控制逻辑对飞轮储能系统20的充放电过程进行控制的过程，如图5所示，本实施例中，该基于飞轮的储能一体化供电方法还包括如下步骤：

步骤S502，获取飞轮储能系统20的功率数据和控制指令。

具体地，功率数据和控制指令为风力发电系统10通过通信接口发送至飞轮储能系统20。当上述风力发电机11包含通讯接口时，表示上述飞轮储能系统20可以与上述风力发电机11进行通讯，因此，本发明实施例的储能一体化系统还可以通过该基于飞轮的储能一体化供电方法使用。在具体实现时，上述飞轮储能系统20可以预留通信控制接口，该接口可以为以太网通信、CAN通信、高速光纤通信等，上述风力发电系统10通过该通信接口给上述飞轮储能系统20发送功率数据和控制指令。

步骤S504，如果功率数据和控制指令为风力发电系统10在发电不足时发送的，则提取功率数据对应的放电功率值。

步骤S506，控制飞轮储能系统20以放电功率值进行放电操作，直至飞轮电机21的转速达到转速下限值，并使飞轮电机21进入待机状态。

具体地，当上述风力发电机11的发电功率不能满足供电所需功率时，上述风力发电系统10则向上述飞轮储能系统20发送放电控制命令和放电功率值，该放电功率值为上述飞轮储能系统20需要补充的功率值，上述飞轮储能系统20接收到该放电控制命令和上述放电功率值，即以该放电功率值进行放电，直至达到上述飞轮电机21的最低转速Nmin，此时，上述飞轮电机21的放电功率降至零，待机运行。

其中，上述放电功率值在上述飞轮电机21的稳压值范围内。

步骤S508，如果功率数据和控制指令为风力发电系统10在发电过剩时发送的，则提取功率数据对应的充电功率值。

步骤S510，控制飞轮储能系统20以充电功率值进行充电操作，直至飞轮电机21的转速达到转速上限值，并使飞轮电机21进入待机状态。

具体地，当上述风力发电机11发电过剩时，则上述风力发电系统10向上述飞轮储能系统20发送充电控制命令和充电功率值，该充电功率值为上述飞轮储能系统20基于所需功率对应的剩余功率值。之后，上述飞轮储能系统20接收到该充电控制命令和充电功率值，即以该充电功率进行充电，直至达到最大转速Nmax，飞轮充电功率降至零，待机运行。其中，上述充电功率值也在上述飞轮电机21的稳压值范围内。

本发明实施例提供的一种基于飞轮的储能一体化供电方法，给出了飞轮储能系统20的充放电控制逻辑、工作模式，以及，与风力发电系统10的配合过程，上述飞轮储能系统20与风力发电系统10能够进行合理搭配，使上述基于飞轮的储能一体化系统具有双重能量制动控制，保证了整个系统运行的可靠性和稳定性。

进一步的，本发明实施例提供的基于飞轮的储能一体化供电方法，与上述实施例提供的基于飞轮的储能一体化系统具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

本发明实施例所提供的基于飞轮的储能一体化系统及供电方法的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统和装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，包括：风力发电系统和飞轮储能系统；

其中，所述风力发电系统包括风力发电机和与所述风力发电机匹配的输出系统；

所述输出系统包括依次连接的风机整流器、公共直流母线和并网逆变器，其中，所述风机整流器的输入端连接至所述风力发电机，所述并网逆变器的输出端连接至电网系统；

所述飞轮储能系统包括飞轮电机和飞轮变流器，其中，所述飞轮变流器的输入端与所述飞轮电机连接，所述飞轮变流器的输出端与所述公共直流母线连接；

所述风力发电系统和所述飞轮储能系统按照预设的控制逻辑向所述电网系统进行供电。

2.根据权利要求1所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述基于飞轮的储能一体化系统还包括：直流侧制动电阻系统；

所述直流侧制动电阻系统的一端连接至所述飞轮变流器的输出端，另一端连接至公共直流母线的地线；

所述直流侧制动电阻系统用于直流侧能量释放。

3.根据权利要求1所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述基于飞轮的储能一体化系统还包括：交流制动电阻系统；

所述交流制动电阻系统一端连接至所述飞轮电机的输出端，另一端连接至预设的中线端；

所述交流制动电阻系统用于所述飞轮电机的能量释放。

4.根据权利要求1所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述基于飞轮的储能一体化系统还包括：设置在所述飞轮变流器的输出端与所述公共直流母线的连接通路上的保护电路；

所述保护电路用于对所述风力发电系统和所述飞轮储能系统进行隔离保护。

5.根据权利要求4所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述保护电路包括依次连接的断路器和熔断器。

6.根据权利要求2所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述基于飞轮的储能一体化系统还包括：直流接触器；

所述公共直流母线通过所述直流接触器接入所述直流侧制动电阻系统。

7.根据权利要求3所述的基于飞轮的储能一体化系统，其特征在于，所述基于飞轮的储能一体化系统还包括：交流接触器；

所述飞轮电机的输出端通过所述交流接触器接入所述交流制动电阻系统。

8.一种基于飞轮的储能一体化供电方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1～7任一项所述的基于飞轮的储能一体化系统，所述基于飞轮的储能一体化系统包括：风力发电系统和飞轮储能系统，所述方法包括：

获取预先设置的所述飞轮储能系统的工作模式，其中，所述工作模式包括直流稳压模式和功率模式；

按照所述工作模式对应的预设的控制逻辑对所述飞轮储能系统的充放电过程进行控制。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述飞轮储能系统的工作模式为直流稳压模式时；

所述按照所述工作模式对应的预设的控制逻辑对所述飞轮储能系统的充放电过程进行控制的步骤，包括：

获取所述飞轮储能系统的飞轮稳压值，以及所述飞轮电机的转速上限值和转速下限值；

判断当前公共直流母线的电压是否小于所述飞轮稳压值；

如果是，控制所述飞轮电机按照预设的额定功率进行放电，直至所述飞轮电机的转速降至所述转速下限值；

控制所述飞轮电机的放电功率降低至预设的功率阈值，以使所述飞轮电机进入待机状态；

如果所述公共直流母线的电压大于或等于所述飞轮稳压值，则控制所述飞轮电机以预设的额定功率进行充电，直至所述飞轮电机的转速达到所述转速上限值；

控制所述飞轮电机的充电功率降低至预设的功率阈值，以使所述飞轮电机进入待机状态。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述飞轮储能系统的工作模式为功率模式时；

所述按照所述工作模式对应的预设的控制逻辑对所述风力发电系统和所述飞轮储能系统的充放电过程进行控制的步骤，包括：

获取所述飞轮储能系统的功率数据和控制指令，其中，所述功率数据和控制指令为所述风力发电系统通过通信接口发送至所述飞轮储能系统；

如果所述功率数据和控制指令为所述风力发电系统在发电不足时发送的，则提取所述功率数据对应的放电功率值；

控制所述飞轮储能系统以所述放电功率值进行放电操作，直至所述飞轮电机的转速达到所述转速下限值，并使所述飞轮电机进入待机状态；

如果所述功率数据和控制指令为所述风力发电系统在发电过剩时发送的，则提取所述功率数据对应的充电功率值；

控制所述飞轮储能系统以所述充电功率值进行充电操作，直至所述飞轮电机的转速达到所述转速上限值，并使所述飞轮电机进入待机状态。

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