CN218301126U - 飞轮储能系统、飞轮阵列储能系统及电力系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种飞轮储能系统、飞轮阵列储能系统及电力系统，该飞轮储能系统包括：飞轮本体；两组以上的电流转换模块；两个以上的电气端口，每个电气端口能够分别与电源设备连接或与负载连接；两个以上的电动/发电一体式电机，每个电动/发电一体式电机与飞轮本体连接，每个电动/发电一体式电机还通过对应的一组电流转换模块分别与对应的一个电气端口连接。通过这种方式，能够使该飞轮储能系统具有两个以上的电动/发电一体式电机和对外的两个以上的电气端口，从而为使飞轮储能系统具备同时充放电功能提供技术支持。

Description

飞轮储能系统、飞轮阵列储能系统及电力系统

技术领域

本申请涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种飞轮储能系统、飞轮阵列储能系统及电力系统。

背景技术

目前，飞轮储能系统一般只配置一个电动/发电一体式电机，对外的功率端口只有一路，这使得飞轮储能系统当前的运行状态只能是运行在充电状态或者放电状态，两种状态不能同时出现，当飞轮储能系统充电时，飞轮转子只能升速蓄能，当飞轮储能系统放电时，飞轮转子只能减速释能。

飞轮储能系统不具备同时充放电功能，导致飞轮储能系统在一些应用场景不能发挥出飞轮储能系统的优势。例如，在一些对储能供电或蓄电时长要求较高的场景，需要储能系统具备持续充电或放电的能力，但由于飞轮储能能量有限，导致充电或放电状态只能持续一段较短的时间后，就会因为系统能量过高或能量过低后停止充放电，若再继续运行则必须切换充放电状态，因此现有的飞轮储能系统不具备同时充放电功能，这也导致飞轮储能系统不具备持续充电或放电的能力。

实用新型内容

基于此，本申请提供一种飞轮储能系统、飞轮阵列储能系统及电力系统，能够使该飞轮储能系统具有两个以上的电动/发电一体式电机和对外的两个以上的电气端口，从而为使飞轮储能系统具备同时充放电功能提供技术支持。

第一方面，本申请提供了一种飞轮储能系统，所述飞轮储能系统包括：

飞轮本体；

两组以上的电流转换模块；

两个以上的电气端口，每个所述电气端口能够分别与电源设备连接或与负载连接；

两个以上的电动/发电一体式电机，每个所述电动/发电一体式电机与所述飞轮本体连接，每个所述电动/发电一体式电机还通过对应的一组所述电流转换模块分别与对应的一个所述电气端口连接。

第二方面，本申请提供了一种飞轮阵列储能系统，所述飞轮阵列储能系统包括：

飞轮阵列控制器、及多个如上所述的飞轮储能系统；

其中，多个所述飞轮储能系统并联形成飞轮储能阵列，所述飞轮阵列控制器用于控制所述飞轮储能阵列。

第三方面，本申请提供一种电力系统，所述电力系统包括如上所述的飞轮储能系统或者如上所述的飞轮阵列储能系统，还包括：

至少两种电源设备和至少一种负载，或者，至少一种电源设备和至少两种负载；

所述电源设备和所述负载分别与所述飞轮储能系统的所述电气端口一一连接，或者与所述飞轮阵列储能系统的所述阵列端口一一连接。

本申请实施例的飞轮储能系统包括至少两个电动/发电一体式电机、至少两组电流转换模块、至少两个电气端口，每个电动/发电一体式电机与飞轮本体连接，每个电动/发电一体式电机还通过对应的一组电流转换模块分别与对应的一个电气端口连接，如此，该飞轮储能系统具有两个以上的电机和电气端口，两个以上的电气端口可以分别同时连接电源设备和负载，这为对应的两个以上的电动/发电一体式电机可以分别同时从连接的电源设备获取电能进行充电、对连接的负载进行供电提供了技术支持，即为能够使飞轮储能系统具备同时充放电功能提供了技术支持。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1是本申请飞轮储能系统的控制方法一实施例的流程示意图；

图2是本申请飞轮储能系统一实施例的结构示意图；

图3是本申请飞轮储能系统另一实施例的结构示意图；

图4是本申请飞轮储能系统又一实施例的结构示意图；

图5是本申请飞轮储能系统又一实施例的结构示意图；

图6是本申请飞轮储能系统又一实施例的结构示意图；

图7是本申请飞轮储能系统控制器一实施例的结构示意图；

图8是本申请飞轮储能系统又一实施例的结构示意图；

图9是本申请飞轮阵列储能系统一实施例的结构示意图；

图10是本申请电力系统一实施例的示意图；

图11是本申请电力系统另一实施例的示意图；

图12是本申请电力系统又一实施例的示意图。

主要元件及符号说明：

100、飞轮储能系统；1、飞轮本体；11、飞轮转子；2、电动/发电一体式电机；21、电机转子；22、定子；3、电流转换模块；31、储能变流器；32、电机驱动器；4、电气端口；5、轴向磁轴承；6、磁轴承控制器；7、飞轮储能系统控制器；71、存储器；72、处理器；

10、飞轮阵列储能系统；200、飞轮阵列控制器；300、端口汇流柜；400、阵列端口；20、电源设备；30、负载。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通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，都属于本申请保护的范围。

附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

目前，飞轮储能系统的运行状态只能是充电状态或者放电状态，两种状态不能同时出现，当飞轮储能系统充电时，飞轮转子只能升速蓄能，当飞轮储能系统放电时，飞轮转子只能减速释能。飞轮储能系统不具备同时充放电功能，导致飞轮储能系统在一些应用场景不能发挥出飞轮储能系统的优势。例如，在一些对储能供电或蓄电时长要求较高的场景，需要储能系统具备持续充电或放电的能力，但由于飞轮储能能量有限，导致充电或放电状态只能持续一段较短的时间后，就会因为系统能量过高或能量过低后停止充放电，若再继续运行则必须切换充放电状态，因此现有的飞轮储能系统不具备同时充放电功能，这也导致飞轮储能系统不具备持续充电或放电的能力。

本申请实施例的飞轮储能系统包括至少两个电动/发电一体式电机、至少两组电流转换模块、至少两个电气端口，每个电动/发电一体式电机与飞轮本体连接，每个电动/发电一体式电机还通过对应的一组电流转换模块分别与对应的一个电气端口连接，当至少一个第一电气端口与电源设备连接、至少一个第二电气端口与负载连接时，控制至少一个第一电动/发电一体式电机从至少一个第一电气端口连接的电源设备获取电能，对飞轮本体进行充电；同时控制至少一个第二电动/发电一体式电机对至少一个第二电气端口连接的负载进行供电；由于该飞轮储能系统具有两个以上的电机和电气端口，两个以上的电气端口可以分别同时连接电源设备和负载，对应的两个以上的电动/发电一体式电机可以分别同时从连接的电源设备获取电能进行充电、对连接的负载进行供电，如此，能够使飞轮储能系统具备同时充放电功能，为后续的飞轮储能系统在一些应用场景发挥出飞轮储能系统的优势提供技术支持，也为飞轮储能系统具备持续充电或放电的能力提供技术支持。

参见图1，图1是本申请飞轮储能系统的控制方法一实施例的流程示意图。参见图2和图3，图2和图3是本申请飞轮储能系统两个实施例的结构示意图，所述飞轮储能系统100包括：飞轮本体1、至少两个电动/发电一体式电机2、至少两组电流转换模块3、至少两个电气端口4，每个所述电动/发电一体式电机2与所述飞轮本体1连接，每个所述电动/发电一体式电机2还通过对应的一组所述电流转换模块3分别与对应的一个所述电气端口4连接。

本申请实施例的飞轮储能系统100的电动/发电一体式电机2的数量为两个以上，电流转换模块3的数量为两组以上，电气端口4的数量为两个以上。

在很多应用场景下，电源设备的种类、数量，以及负载的种类、数量是灵活多变的，为了使本申请实施例的飞轮储能系统能够灵活适用于多种应用场景，为了在一些应用场景发更好地发挥飞轮储能系统的优势，在一实施例中，电动/发电一体式电机2的数量为三个以上，电流转换模块3的数量为三组以上，电气端口4的数量为三个以上，如此，该飞轮储能系统组合的充放电模式更为灵活，可作为配电网中分布式电源、无功补偿设备、储能设备、负荷等的智能接口，灵活地管理区域电网内部及整个配电网中的动态电能流动。

电动/发电一体式电机2既能工作在电动工作模式下对飞轮本体1进行充电，又能工作在发电工作模式下对连接的负载供电。每个所述电气端口4能够分别与电源设备连接或与负载连接。在这些电气端口4中，某个电气端口4在某一时刻可以与电源设备连接，在下一时刻可以与负载连接，或者在某一时间段一直与电源设备连接，或者在另一时间段一直与负载连接，或者电气端口4处于空闲状态，既没有与电源设备连接，也没有与负载连接。电源设备可以是各种各样的电源设备，可以是各种能源载体来源的电源设备，例如：光伏发电网来源的电源设备、电网来源的电源设备、柴油发电网来源的电源设备、风能发电网来源的电源设备、可充电电池，等等。负载可以是各种不同的负载，例如：民用用电的各种负载、工业用电的各种负载、充电桩，等等。

结合参见图4、图5及图6，所述电流转换模块3包括：储能变流器31和电机驱动器32。

每个储能变流器31分别与一个对应的电机驱动器32、一个对应的电气端口4连接，用于进行交流电和直流电的变换，主要实现交流电与直流电之间的能量双向流动。例如常用的储能变流器31(PCS，Power Conversion System)即为AC/DC，将交流电变换为直流电，其功率流向可以是双向的。

每个电机驱动器32分别与一个对应的储能变流器31、一个对应的电动/发电一体式电机2连接，用于驱动与其连接的电动/发电一体式电机2以电动工作模式运转或者以发电工作模式运转。例如常用的电机驱动器32即为DC/AC，将直流电变换为交流电，其功率流向可以是双向的，也可以理解为电机控制器，用于驱动电机运转。

结合参见图5，飞轮本体1包括飞轮转子11，飞轮转子11是在旋转运动中用于储存旋转动能的一种机械装置，通常由钢制、碳纤维等材料制成，存储的能量与其转动惯量和转速成正比。每个所述电动/发电一体式电机2包括定子22和电机转子21，每个所述电动/发电一体式电机2的电机转子21与所述飞轮转子11机械耦合连接，每个所述电动/发电一体式电机2的定子22与一个对应的电机驱动器32电连接。

结合参见图5，所述飞轮储能系统100还包括：轴向磁轴承5，所述轴向磁轴承5用于使得所述飞轮本体1的飞轮转子11处于悬浮状态。

结合参见图4和图5，所述飞轮储能系统100还包括：磁轴承控制器6，磁轴承控制器6用于控制所述轴向磁轴承5从而控制所述飞轮本体1的飞轮转子11处于悬浮状态，通过这种方式，能够减少飞轮转子11旋转损耗。

结合参见图4和图5，所述飞轮储能系统100还包括：飞轮储能系统控制器7；所述飞轮储能系统控制器7分别与所述电流转换模块3(储能变流器31和电机驱动器32)和所述磁轴承控制器6连接，用于控制所述电流转换模块3(储能变流器31和电机驱动器32)从而控制对应的电动/发电一体式电机2以电动工作模式运转或者以发电工作模式运转，以及用于控制磁轴承控制器5从而控制所述飞轮本体1的飞轮转子11处于悬浮状态。其中，所述飞轮储能系统控制器7还用于飞轮储能系统的状态管理等功能。

例如：参见图5和图6，该飞轮储能系统包括两个电动/发电一体式电机2和两个电气端口4，两个电动/发电一体式电机2在图6中分别标注为1#电动/发电一体式电机和2#电动/发电一体式电机，两个电气端口4在图6中分别标注为1#电气端口和2#电气端口，1#电气端口与1#电动/发电一体式电机对应，2#电气端口与2#电动/发电一体式电机对应。

1#电动/发电一体式电机的定子与对应的DC/AC(即电机驱动器)相连，1#电动/发电一体式电机的电机转子与飞轮转子相连，当1#电气端口为电能流入时，1#电动/发电一体式电机为电动状态，将流入的电能转换为飞轮转子旋转动能；当1#电气端口为电能流出时，1#电动/发电一体式电机为发电状态，将飞轮转子旋转动能转换为电能输出。

2#电动/发电一体式电机的定子与对应的DC/AC(即电机驱动器)相连，2#电动/发电一体式电机的电机转子与飞轮转子相连，当2#电气端口为电能流入时，2#电动/发电一体式电机为电动状态，将流入电能转换为飞轮转子旋转动能；当2#电气端口为电能流出时，2#电动/发电一体式电机为发电状态，将飞轮转子旋转动能转换为电能输出。

参见图1，所述控制方法包括：步骤S101。

步骤S101：当至少一个第一电气端口与所述电源设备连接、至少一个第二电气端口与所述负载连接时，控制至少一个第一电动/发电一体式电机从至少一个所述第一电气端口连接的电源设备获取电能，对所述飞轮本体进行充电；同时控制至少一个第二电动/发电一体式电机对至少一个所述第二电气端口连接的负载进行供电。

在本申请实施例中，如果电气端口连接有电源设备，该电气端口指代为第一电气端口，如果电气端口连接有负载，该电气端口指代为第二电气端口。由于电动/发电一体式电机通过对应的电流转换模块与对应的电气端口连接，如果电动/发电一体式电机对应的电气端口连接有电源设备，则相当于该电气端口对应的电动/发电一体式电机也连接有电源设备，该与电源设备连接的电动/发电一体式电机指代为第一电动/发电一体式电机，如果电动/发电一体式电机对应的电气端口连接有负载，则相当于该电气端口对应的电动/发电一体式电机也连接有负载，该与负载连接的电动/发电一体式电机指代为第二电动/发电一体式电机。在至少两个电气端口中，如果检测到至少有一个第一电气端口与电源设备连接，同时至少有一个第二电气端口与负载连接，那么可以控制至少一个第一电动/发电一体式电机从至少一个所述第一电气端口连接的电源设备获取电能，对所述飞轮本体进行充电；同时可以控制至少一个第二电动/发电一体式电机对至少一个所述第二电气端口连接的负载进行供电。

本申请实施例由于该飞轮储能系统具有两个以上的电动/发电一体式电机和电气端口，两个以上的电气端口可以分别同时连接电源设备和负载，对应的两个以上的电动/发电一体式电机可以分别同时从连接的电源设备获取电能进行充电、对连接的负载进行供电，如此，能够使飞轮储能系统具备同时充放电功能，为后续的飞轮储能系统在一些应用场景发挥出飞轮储能系统的优势提供技术支持，也为飞轮储能系统具备持续充电或放电的能力提供技术支持。

目前传统的飞轮储能系统不具备同时充放电功能，导致飞轮储能系统在面临一些应用场景时不能发挥出飞轮储能系统的优势。

例如，在含新能源(新能源可以是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括风能、太阳能、生物质能、地热能、波浪能、洋流能、潮汐能和氢能等)发电的离网微电网系统中，因为新能源发电功率会不断波动，且用电负荷功率也是实时波动的，这导致对储能系统的充放电响应要求很高，以及需要更为复杂的协同控制技术，以保证离网微电网系统的稳定运行。另外，在一些对储能供电或蓄电时长要求较高的场景，需要储能系统具备持续充电或放电的能力，但由于飞轮储能能量有限，导致充电或放电状态只能持续一段较短的时间后，就会因为系统能量过高或能量过低后停止充放电，若再继续运行则必须切换充放电状态，因此现有的飞轮储能系统不具备同时充放电功能，这也导致飞轮储能系统不具备持续充电或放电的能力。

本申请实施例的两个以上的电动/发电一体式电机的飞轮储能系统，其电气端口充放电状态独立，可以支持同时充放电功能，可应对上述场景中的需求。首先，可以通过一路电气端口接入新能源发电来源的电源设备，将新能源发电来源的能量储存，一路电气端口接入用电负载电网，稳定输出功率，满足负载用电需求。即使面临新能源发电功率波动，只要本申请实施例的飞轮储能系统处于正常运行范围内，另一电气端口仍可平稳的输出功率，进行供电，通过这种方式，能够更容易实现对新能源发电功率的平抑，控制也更为简单。其次，可以实现一电气端口充电另一电气端口放电的功能，使得本申请实施例的飞轮储能系统也具备类似火力发电机那样具备原动机的能量输入方式，可以只要至少一路电气端口有持续的能量输入，另外至少一路电气端口就可以持续稳定地输出能量，使得本申请实施例的飞轮储能系统也具备持续放电的能力，也可以实现至少一路电气端口有持续的能量输入时使得本申请实施例的飞轮储能系统也具备持续充电的能力。再次，若飞轮储能系统的一电气端口接入电源设备，另一电气端口接入负载，电源设备与负载没有直接的电网连接，两者的电能交互通过飞轮储能系统内部的功率转换进行耦合，因此电源设备、负载这两者可以相互避免因对方短路故障而造成的影响。最后，飞轮储能系统具有两个以上的电动/发电一体化电机、两个以上的电气端口，当一路电气端口的电气线路或者一个电动/发电一体化电机出现损坏且不影响整体系统时，飞轮储能系统仍可降额运行，如此能够提高系统的可靠性。因此，本申请实施例的飞轮储能系统具有的上述优势也将极大的扩展本申请实施例的飞轮储能系统的应用领域。

在一实施例中，当所有的第一电气端口的输入功率之和大于所有的第二电气端口的输出功率之和时，所述飞轮本体加速运行；当所有的第一电气端口的输入功率之和小于所有的第二电气端口的输出功率之和时，所述飞轮本体减速运行；当所有的第一电气端口的输入功率之和等于所有的第二电气端口的输出功率之和时，所述飞轮本体保持当前转速运行。其中，所述第一电气端口为当前与所述电源设备连接的电气端口，所述第二电气端口为当前与所述负载连接的电气端口。

例如，当前与电源设备连接的电气端口(即所有的第一电气端口)包括电气端口A、电气端口B、电气端口C，当前与所述负载连接的电气端口(即所有的第二电气端口)包括电气端口D、电气端口E、电气端口F。电气端口A、电气端口B、电气端口C对应的输入功率分别为P_A、P_B、P_C，电气端口D、电气端口E、电气端口F对应的输出功率分别为P_D、P_E、P_F。

理论上，如果P_A+P_B+P_C＞P_D+P_E+P_F，那么说明对于飞轮储能系统来说，当前是净输入能量，因此飞轮本体加速运行，储能多余的输入能量；如果P_A+P_B+P_C＜P_D+P_E+P_F，那么说明对于飞轮储能系统来说，当前是净输出能量，因此飞轮本体减速运行，对负载放电；如果P_A+P_B+P_C＝P_D+P_E+P_F，那么说明对于飞轮储能系统来说，当前是总的输入能量等于总的输出能量，因此飞轮本体保持当前转速运行。

在一实施例中，所述方法还包括：当至少一个电气端口与所述电源设备连接且无电气端口与所述负载连接时，控制至少一个电动/发电一体式电机从至少一个与所述电源设备连接的电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加。

在本申请实施例中，如果飞轮储能系统的电气端口当前只有与电源设备连接而没有与所述负载连接，说明此时只存在能量输入，只进行充电，即控制至少一个电动/发电一体式电机从至少一个与所述电源设备连接的电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加。

在一实施例中，所述当至少一个电气端口与所述电源设备连接且所述无电气端口与所述负载连接时，控制至少一个电动/发电一体式电机从至少一个与所述电源设备连接的电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加，还可以包括：当所有的电气端口均与所述电源设备连接时，控制电动/发电一体式电机从所述电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加。

在本申请实施例中，当所有的电气端口均与所述电源设备连接时，控制电动/发电一体式电机从所有的电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加。

如果一部分电气端口与电源设备连接，另一部分电气端口空闲，那么可以控制电动/发电一体式电机从与电源设备连接的一部分电气端口获取电能，对所述飞轮本体进行充电使所述飞轮本体的转速增加。

在一实施例中，所述方法还包括：当至少一个电气端口与所述负载连接、且无电气端口与所述电源设备连接时，控制至少一个电动/发电一体式电机对与电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低。

在本申请实施例中，如果飞轮储能系统的电气端口当前只有与负载连接而没有与所述电源设备连接，说明此时只存在能量输出，只进行放电，即控制至少一个电动/发电一体式电机对与至少一个电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低。

在一实施例中，所述当至少一个电气端口与所述负载连接、且无电气端口与所述电源设备连接时，控制至少一个电动/发电一体式电机对与电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低，还可以包括：当所有的电气端口均与所述负载连接时，控制电动/发电一体式电机对与所述电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低。

在本申请实施例中，当所有的电气端口均与所述负载连接时，控制电动/发电一体式电机对与所有的电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低。

如果一部分电气端口与负载连接，另一部分电气端口空闲，那么可以控制电动/发电一体式电机对与一部分电气端口连接的负载进行供电使所述飞轮本体的转速降低。

例如，参见图6，1#电气端口和2#电气端口，是飞轮储能系统的对外的两个交流电接口。所述飞轮储能系统的工作工况如下：

(1)当1#电气端口和2#电气端口同时充电时，交流电通过两个电气端口经过对应的AC/DC(即储能变流器)转换为直流电，飞轮储能系统控制器再控制两个对应的DC/AC(即电机驱动器)分别驱动1#电动/发电一体电机和2#电动/发电一体电机处于电动状态，驱动飞轮转子加速，将两个电气端口输入的电能转换为飞轮转子旋转的动能存储。

(2)当1#电气端口和2#电气端口同时放电时，飞轮储能系统控制器控制两个对应的DC/AC(即电机驱动器)驱动1#电动/发电一体电机和2#电动/发电一体电机处于发电状态，驱动飞轮转子减速，DC/AC(即电机驱动器)输出的直流电经过AC/DC(即储能变流器)转换为交流电，将飞轮转子旋转的动能转换为两个电气端口输出的电能。

(3)当1#电气端口处于充电，2#电气端口处于放电时，1#电气端口的电能经过对应的AC/DC(即储能变流器)，再经过对应的DC/AC(即电机驱动器)驱动1#电动/发电一体电机处于电动状态，驱动飞轮转子加速；2#电气端口放电，对应的DC/AC(即电机驱动器)驱动2#电动/发电一体电机处于发电状态，驱动飞轮转子减速，对应的DC/AC(即电机驱动器)输出的直流电经过对应的AC/DC(即储能变流器)转换为交流电，对外输出电能。若不考虑内部损耗，当1#电气端口的输入功率>2#电气端口的输出功率，则飞轮转子加速；当1#电气端口的输入功率<2#电气端口的输出功率，则飞轮转子减速；当1#电气端口的输入功率＝2#电气端口的输出功率，则飞轮转子将保持当前转速运行。相反，若1#电气端口处于放电，2#电气端口处于电时，工作原理亦然。

(4)当1#电气端口处于充电，2#电气端口没有功率流动(即2#电气端口处于空闲状态)时，若不考虑内部损耗，飞轮转子加速。相反，若1#电气端口没有功率流动(即1#电气端口处于空闲状态)，2#电气端口处于充电时，工作原理亦然。

(5)当1#电气端口处于放电，2#电气端口没有功率流动(即2#电气端口处于空闲状态)时，若不考虑内部损耗，飞轮转子减速。相反，若1#电气端口没有功率流动(即1#电气端口处于空闲状态)，2#电气端口处于放电时，工作原理亦然。

(6)当1#电气端口和2#电气端口均没有功率流动(即1#电气端口和2#电气端口均处于空闲状态)时，若不考虑内部损耗，飞轮转子保持当前转速运行。

参见图7，图7是本申请飞轮储能系统控制器一实施例的结构示意图，需要说明的是，本申请实施例的飞轮储能系统控制器7能够实现上述飞轮储能系统的控制方法，相关内容的详细说明，请参见上述方法部分，在此不再赘叙。

所述飞轮储能系统控制器7包括处理器72和与所述处理器72连接的存储器71，所述存储器71存储有程序指令，所述程序指令适于由所述处理器72加载并执行如上任一所述的飞轮储能系统的控制方法。

其中，处理器72可以是微控制单元、中央处理单元或数字信号处理器，等等。存储器71可以是Flash芯片、只读存储器、磁盘、光盘、U盘或者移动硬盘等等。

参见图8，图8是本申请飞轮储能系统又一实施例的结构示意图，所述飞轮储能系统100包括如上所述的飞轮储能系统控制器7、飞轮本体1、至少两个电动/发电一体式电机2、至少两组电流转换模块3、至少两个电气端口4，每个所述电动/发电一体式电机4与所述飞轮本体1连接，每个所述电动/发电一体式电机2还通过对应的一组所述电流转换模块3分别与对应的一个所述电气端口4连接。

参见图9，图9是本申请飞轮阵列储能系统一实施例的结构示意图，所述飞轮阵列储能系统10包括飞轮阵列控制器200及如上所述的飞轮储能系统100，所述飞轮储能系统100的数量是多个，多个所述飞轮储能系统100并联形成飞轮储能阵列，所述飞轮阵列控制器200用于控制所述飞轮储能阵列。

其中，所述飞轮阵列储能系统10还包括至少两个端口汇流柜300和至少两个阵列端口400；所述飞轮储能阵列中的每个所述飞轮储能系统100的对应同一阵列端口400的电气端口并联汇流后与一个对应的端口汇流柜300连接；每个所述阵列端口400的一端与一个对应的所述端口汇流柜300连接，每个所述阵列端口400的另一端能够与电源设备或负载连接。每个所述阵列端口400的另一端还可以与电网连接。

其中，所述飞轮阵列控制器200可以接收各个阵列端口400的电气状态信息，以及各个飞轮储能系统的电气及运行状态信息，按照外部指令控制阵列端口400的输入功率/输出功率，从而实现阵列端口400的充放电控制。

参见图10和图11，图10和图11是本申请电力系统两个实施例的示意图，所述电力系统包括如上所述的飞轮储能系统100或者包括如上所述的飞轮阵列储能系统10，还包括：至少两种电源设备20和至少一种负载30，或者，至少一种电源设备20和至少两种负载30；所述电源设备20和所述负载30能够分别与所述飞轮储能系统100的电气端口4一一连接，或者与所述飞轮阵列储能系统10的阵列端口400一一连接。

例如，参见图12，在一应用场景中，所述电力系统包括飞轮阵列储能系统、两个电源设备、两个负载及一个电池。电源设备包括电网来源的电源设备、光伏发电来源的电源设备；负载包括常规用电的负荷、充电桩；电池既可以作为电源设备向飞轮阵列储能系统提供能量而被放电，也可以作为负载从飞轮阵列储能系统获取能量而被充电。飞轮阵列储能系统具有5个阵列端口，5个阵列端口可以分别与电网来源的电源设备、光伏发电来源的电源设备、常规用电的负荷、充电桩及电池连接。其中，当输入飞轮阵列储能系统的总功率大于飞轮阵列储能系统输出的总功率时，可以将电池连接到飞轮阵列储能系统，使电池作为负载从飞轮阵列储能系统获取能量而被充电；当输入飞轮阵列储能系统的总功率小于飞轮阵列储能系统输出的总功率时，可以将电池连接到飞轮阵列储能系统，使电池作为电源设备向飞轮阵列储能系统提供能量而被放电。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时使所述处理器实现如上任一所述的飞轮储能系统的控制方法。

其中，该计算机可读存储介质可以是上述飞轮储能系统控制器的内部存储单元，例如硬盘或内存。该计算机可读存储介质也可以是上述飞轮储能系统控制器的外部存储设备，例如配备的插接式硬盘、智能存储卡、安全数字卡、闪存卡，等等。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上参照附图说明了本申请的优选实施例，并非因此局限本申请的权利范围。本领域技术人员不脱离本申请的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本申请的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统包括：

飞轮本体；

两组以上的电流转换模块；

两个以上的电气端口，每个所述电气端口能够分别与电源设备连接或与负载连接；

两个以上的电动/发电一体式电机，每个所述电动/发电一体式电机与所述飞轮本体连接，每个所述电动/发电一体式电机还通过对应的一组所述电流转换模块分别与对应的一个所述电气端口连接。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述电流转换模块包括：储能变流器和电机驱动器；

每个所述储能变流器分别与一个对应的所述电机驱动器、一个对应的所述电气端口连接，用于进行交流电和直流电的变换；

每个所述电机驱动器分别与一个对应的储能变流器、一个对应的电动/发电一体式电机连接，用于驱动与其连接的电动/发电一体式电机以电动工作模式运转或者以发电工作模式运转。

3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，

所述飞轮本体包括飞轮转子，每个所述电动/发电一体式电机包括定子和电机转子，每个所述电动/发电一体式电机的电机转子与所述飞轮转子机械耦合连接，每个所述电动/发电一体式电机的定子与一个对应的所述电机驱动器电连接。

4.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统还包括：

轴向磁轴承，用于使得所述飞轮本体的飞轮转子处于悬浮状态。

5.根据权利要求4所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统还包括：

磁轴承控制器，用于控制所述轴向磁轴承从而控制所述飞轮本体的所述飞轮转子处于悬浮状态。

6.根据权利要求5所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统还包括：飞轮储能系统控制器；

所述飞轮储能系统控制器分别与所述电流转换模块和所述磁轴承控制器连接，用于控制所述电流转换模块从而控制对应的电动/发电一体式电机以电动工作模式运转或者以发电工作模式运转，以及用于控制磁轴承控制器从而控制所述飞轮本体的飞轮转子处于悬浮状态。

7.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述电流转换模块为三组以上，所述电气端口为三个以上，所述电动/发电一体式电机为三个以上。

8.一种飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述飞轮阵列储能系统包括：

飞轮阵列控制器、及多个如权利要求1-7任一项所述的飞轮储能系统；

其中，多个所述飞轮储能系统并联形成飞轮储能阵列，所述飞轮阵列控制器用于控制所述飞轮储能阵列。

9.根据权利要求8所述的飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述飞轮阵列储能系统还包括：至少两个端口汇流柜和至少两个阵列端口；

所述飞轮储能阵列中的每个飞轮储能系统的对应同一阵列端口的电气端口并联汇流后与一个对应的端口汇流柜连接；每个所述阵列端口的一端与一个对应的所述端口汇流柜连接，每个所述阵列端口的另一端能够与电源设备连接或与负载连接。

10.一种电力系统，其特征在于，所述电力系统包括权利要求1-7任一项所述飞轮储能系统或者权利要求8-9任一项飞轮阵列储能系统，还包括：

至少两种电源设备和至少一种负载，或者，至少一种电源设备和至少两种负载；

所述电源设备和所述负载分别与所述飞轮储能系统的所述电气端口一一连接，或者与所述飞轮阵列储能系统的所述阵列端口一一连接。

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