基于飞轮的储能一体化系统及供电方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。进而保证电网的稳定性。进而保证电网的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
基于飞轮的储能一体化系统及供电方法


[0001]本专利技术涉及风力发电
，尤其是涉及一种基于飞轮的储能一体化系统及供电方法。

技术介绍

[0002]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
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动能
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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。
[0003]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。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术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。
[0005]第一方面，本专利技术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。
[0006]结合第一方面，本专利技术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。
[0007]结合第一方面，本专利技术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。
[0008]结合第一方面，本专利技术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。
[0009]结合第一方面，本专利技术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。
[0010]结合第一方面，本专利技术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。
[0011]结合第一方面，本专利技术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。
[0012]第二方面，本专利技术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。
[0013]结合第二方面，本专利技术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。
[0014]结合第二方面，本专利技术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。
[0015]本专利技术实施例带来了以下有益效果：
[0016]本专利技术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。
[0017]本专利技术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，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术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。
[0018]为使本专利技术的上述目的、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
[0019]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的一些实施方式，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。
[0020]图1为本专利技术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；
[0021]图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树胜，王佳良，李光军，汪大春，
申请(专利权)人：北京泓慧国际能源技术发展有限公司，
类型：发明
国别省市：