飞轮储能阵列、控制方法、装置及存储介质与流程

本技术涉及储能，具体涉及一种飞轮储能阵列、控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、现有飞轮储能阵列中的飞轮存储装置中的飞轮电机通常为三相永磁电机，而三相永磁电机的输出电压幅值一般随着飞轮转子的转速升高而升高，且飞轮储能阵列输出的三相电压需要经过电机控制器（双向ac/dc）、储能变流器（双向dc/ac）等在电网中进行并网。

2、由于现有飞轮储能阵列中的飞轮储能装置的飞轮电机输出的三相电压不能直接与电网相连，需要通过电机控制器、储能变流器等双向变流设备才可以实现并网功能，导致了飞轮储能装置的飞轮转子的转动惯量无法对电网提供真实的转动惯量支撑和无功支撑。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种飞轮储能阵列、控制方法、装置及存储介质，能够使得飞轮储能装置的飞轮转子的转动惯量直接对电网提供真实的转动惯量支撑和无功支撑。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种飞轮储能阵列，所述飞轮储能阵列包括m个飞轮储能单元组、m个第一并网开关模块和第一控制模块，其中，

3、m个所述飞轮储能单元组通过m个所述第一并网开关模块中对应的第一并网开关模块与电网连接，所述第一并网开关模块能够与所述第一控制模块连接，其中，m为大于或等于1的整数；

4、m个所述飞轮储能单元组中至少包括一个第一飞轮储能单元组，所述第一飞轮储能单元组包括k个第一飞轮储能装置和第一交流母线，其中，k为大于或等于2的整数，k个所述第一飞轮储能装置通过所述第一交流母线串联设置。

5、本示例中，飞轮储能阵列包括m个飞轮储能单元组、m个第一并网开关模块和第一控制模块，其中，m个所述飞轮储能单元组通过m个所述第一并网开关模块中对应的第一并网开关模块与电网连接，所述第一并网开关模块能够与所述第一控制模块连接，其中，m为大于或等于1的整数，m个所述飞轮储能单元组中至少包括一个第一飞轮储能单元组，所述第一飞轮储能单元组包括k个第一飞轮储能装置和第一交流母线，其中，k为大于或等于2的整数，k个所述第一飞轮储能装置通过所述第一交流母线串联设置。因此，相对于现有方案中采用电机控制器、储能变流器等在电网中进行并网的方式，本技术实施例通过第一控制模块控制飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块进行并网控制，飞轮储能阵列中的飞轮储能单元组无需通过上述电机控制器、储能变流器等便能进行并网，能够使得飞轮储能装置的飞轮转子的转动惯量直接对电网提供真实的转动惯量支撑和无功支撑，而且多个飞轮储能装置并网后还能拓展整个电力系统的惯量支撑能力，提高了电网的频率稳定性；另外，通过k个所述第一飞轮储能装置通过所述第一交流母线串联设置，能够叠加各串联的第一飞轮储能装置的电压，从而使得第一飞轮储能单元组的整体电压等级与电网保持一致，从而可以进一步取消该第一飞轮储能单元组内的工频变压器，降低了单个飞轮储能单元装置的电压等级要求。

6、在一个可能的实现方式中，所述第一控制模块用于在所述飞轮储能单元组的输出电压幅值与所述电网的电压幅值相同以及飞轮储能单元组的输出电压相位与所述电网的电压相位相同后，闭合所述飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块以使得所述飞轮储能单元组并网。

7、在一个可能的实现方式中，所述第一飞轮储能装置包括第二控制模块、辅助电机和第二并网开关模块，所述第二控制模块能够与所述辅助电机、所述第二并网开关模块连接，所述第二并网开关模块与所述第一交流母线相连接，所述第二并网开关模块用于将相邻的第一飞轮储能装置通过所述第一交流母线串联；

8、所述第二控制模块用于通过所述辅助电机调节所述第一飞轮储能装置的输出电压相位至所述电网的电压相位后，闭合所述第二并网开关模块以使得第一飞轮储能装置接入所述第一飞轮储能单元组的第一交流母线；

9、所述第一飞轮储能单元组的输出电压幅值为k个所述第一飞轮储能装置中接入第一交流母线且相互导通的第一飞轮储能装置的输出电压幅值之和，所述第一飞轮储能装置的输出电压幅值通过所述第二控制模块采用所述辅助电机进行调节。

10、在一个可能的实现方式中，所述第一飞轮储能装置还包括：用于容纳器件的容器、第一电动/发电一体式电机、飞轮转子、轴向轴承、第一径向轴承和第二径向轴承，其中，所述第一电动/发电一体式电机包括电机转子和电机定子，所述飞轮转子包括第一连接部、主体部和第二连接部，所述辅助电机包括辅助电机转子和辅助电机定子；

11、所述辅助电机设置于所述容器内部的第一端，所述第一电动/发电一体式电机设置于所述容器内部与所述辅助电机相对的第二端；

12、所述辅助电机转子设置于所述辅助电机定子内侧，所述第一径向轴承设置于所述飞轮转子的第一连接部的第一端，所述辅助电机转子与所述飞轮转子的第一连接部相连接，所述飞轮转子的第二连接部与所述电机转子相连接，所述电机转子设置于所述电机定子内侧，所述第二径向轴承设置于所述飞轮转子的第二连接部的第一端，所述飞轮转子的第一连接部的第二端和所述飞轮转子的第二连接部的第二端通过所述飞轮转子的主体部连接；

13、所述轴向轴承设置于所述飞轮转子主体部的外围的容器壁上。

14、在一个可能的实现方式中，所述第一飞轮储能装置还包括：磁轴承控制器，所述磁轴承控制器与所述轴向轴承、所述第一径向轴承和所述第二径向轴承相连接，所述磁轴承控制器用于通过所述轴向轴承、所述第一径向轴承和所述第二径向轴承悬浮所述飞轮转子。

15、在一个可能的实现方式中，所述第一飞轮储能装置还包括：辅助电机驱动器，所述辅助电机的定子与所述辅助电机驱动器相连接，所述辅助电机驱动器用于调节所述辅助电机的转子的转速。

16、在一个可能的实现方式中，所述第一电动/发电一体式电机为同步电机，所述第一电动/发电一体式电机的定子包括三相绕组。

17、在一个可能的实现方式中，所述三相绕组的每相绕组包括进线口和出线口；

18、飞轮储能单元组中的第一个第一飞轮储能装置中三相绕组的每相绕组的进线口与飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块中对应的端口相连接，所述第一个第一飞轮储能装置中三相绕组的每相绕组的出线口与第一个第一飞轮储能装置中的第二并网开关模块对应的端口相连接；

19、飞轮储能单元组中除所述第一个第一飞轮储能装置之外的第一飞轮储能装置的三相绕组的每相绕组的进线口和出线口分别与相邻的上一个飞轮储能装置中的第二并网开关模块以及当前飞轮储能装置中对应的第二并网开关模块的端口相连接。

20、在一个可能的实现方式中，m大于或等于2，m个所述飞轮储能单元组并联。

21、本技术实施例的第二方面提供了一种飞轮储能阵列，所述飞轮储能阵列包括m个飞轮储能单元组、m个第一并网开关模块和第一控制模块，其中，

22、m个所述飞轮储能单元组通过m个所述第一并网开关模块中对应的第一并网开关模块与电网连接，所述第一并网开关模块能够与所述第一控制模块连接；m大于或等于2，m个所述飞轮储能单元组并联；

23、m个所述飞轮储能单元组中的每个飞轮储能单元组包括一个第二飞轮储能装置；

24、所述第一控制模块用于闭合飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得对应的飞轮储能单元组并网；所述第一控制模块用于在第i飞轮储能单元组的输出频率与所述电网的频率一致，以及所述第i飞轮储能单元组的第二飞轮储能装置的转子转速为预设转速之后，闭合第i+1飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i+1飞轮储能单元组并网；其中，所述第i飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组，所述第i+1飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中与第i飞轮储能单元组不同的飞轮储能单元组，i为大于或等于0的整数。

25、本示例中，所述飞轮储能阵列包括m个飞轮储能单元组、m个第一并网开关模块和第一控制模块，m个所述飞轮储能单元组通过m个所述第一并网开关模块中对应的第一并网开关模块与电网连接，所述第一并网开关模块能够与所述第一控制模块连接；m大于或等于2，m个所述飞轮储能单元组并联，m个所述飞轮储能单元组中的每个飞轮储能单元组包括一个第二飞轮储能装置，所述第一控制模块用于闭合飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得对应的飞轮储能单元组并网；所述第一控制模块用于在第i飞轮储能单元组的输出频率与所述电网的频率一致，以及所述第i飞轮储能单元组的第二飞轮储能装置的转子转速为预设转速之后，闭合第i+1飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i+1飞轮储能单元组并网，其中，所述第i飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组，所述第i+1飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中与第i飞轮储能单元组不同的飞轮储能单元组，i为大于或等于0的整数，因此，相对于现有方案中采用电机控制器、储能变流器等在电网中进行并网的方式，能够通过第一控制模块控制飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块进行并网控制，使得飞轮储能阵列中的飞轮储能单元组无需通过上述电机控制器、储能变流器等便能进行并网，能够使得飞轮储能装置的飞轮转子的转动惯量直接对电网提供真实的转动惯量支撑和无功支撑，而且多个飞轮储能装置并网后还能拓展整个电力系统的惯量支撑能力，提高了电网的频率稳定性。

26、在一个可能的实现方式中，所述第二飞轮储能装置包括第二电动/发电一体式电机，所述第二电动/发电一体式电机为异步电机。

27、本技术实施例的第三方面提供了一种飞轮储能阵列的控制方法，所述控制方法应用于如本技术实施例第一方面中任一项所述的飞轮储能阵列，所述控制方法包括：

28、获取所述m个飞轮储能单元组中每个飞轮储能单元组的输出电压幅值和输出电压相位；

29、若m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，以及输出电压相位与电网的电压相位相同，则闭合相应的飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得相应的飞轮储能单元组并网。

30、在一个可能的实现方式中，m个飞轮储能单元组中的至少一部分飞轮储能单元组为第一目标飞轮储能单元组，所述第一目标飞轮储能单元组中的飞轮储能装置包括辅助电机，所述控制方法还包括：

31、若第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值不同，以及第一目标飞轮储能单元组的输出电压相位与电网的电压相位不同，则控制辅助电机调节所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同之后，再调节所述第一目标飞轮储能单元组中的全部第一飞轮储能装置的输出电压相位与电网的电压相位相同，所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值和输出电压相位分别与所述电网相同后闭合第一目标飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第一目标飞轮储能单元组并网；

32、或者，若第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值不同，以及第一目标飞轮储能单元组的输出电压相位与电网的电压相位不同，则控制辅助电机调节所述第一目标飞轮储能单元组中的全部第一飞轮储能装置的输出电压相位与电网的电压相位相同之后，再调节所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值和输出电压相位分别与所述电网相同后闭合第一目标飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第一目标飞轮储能单元组并网；

33、或者，若第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值不同，以及第一目标飞轮储能单元组的输出电压相位与电网的电压相位相同，则控制辅助电机调节所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同之后，闭合第一目标飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第一目标飞轮储能单元组并网；

34、或者，第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，以及第一目标飞轮储能单元组的输出电压相位与电网的电压相位不同，则控制辅助电机调节所述第一目标飞轮储能单元组中的全部第一飞轮储能装置的输出电压相位与电网的电压相位相同之后，闭合第一目标飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第一目标飞轮储能单元组并网。

35、在一个可能的实现方式中，所述控制辅助电机调节所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，包括：

36、控制所述第一目标飞轮储能单元组中的第一个第一飞轮储能装置的辅助电机采用第一调节参数将所述第一个第一飞轮储能装置的输出电压幅值调节至与第一预设电压幅值；

37、响应于所述第一个第一飞轮储能装置通过第一调节参数对输出电压幅值的调节，控制所述第一目标飞轮储能单元组中除所述第一个第一飞轮储能装置外的第一飞轮储能装置的辅助电机采用第二调节参数将输出电压幅值调节至第二预设电压幅值，以使得第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，其中，所述第一目标飞轮储能单元组的输出电压幅值为第一目标飞轮储能单元组中的第一飞轮储能装置的输出电压幅值之和。

38、本技术实施例的第四方面提供了一种飞轮储能阵列的控制方法，所述控制方法应用于如本技术实施例第二方面中任一项所述的飞轮储能阵列，所述控制方法包括：

39、闭合第i飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i飞轮储能单元组并网；

40、在第i飞轮储能单元组的输出频率与所述电网的频率一致，以及所述第i飞轮储能单元组的第二飞轮储能装置的转子转速为预设转速之后，闭合第i+1飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i+1飞轮储能单元组并网；其中，所述第i飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组，所述第i+1飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中与第i飞轮储能单元组不同的飞轮储能单元组，i为大于或等于0的整数。

41、本技术实施例的第五方面提供了一种飞轮储能阵列的控制装置，所述控制装置应用于如本技术实施例第一方面中任一项所述的飞轮储能阵列，所述控制装置包括：

42、本地控制器，用于获取所述m个飞轮储能单元组的中每个飞轮储能单元组的输出电压幅值和输出电压相位；

43、本地控制器，还用于若m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组的输出电压幅值与电网的电压幅值相同，以及输出电压相位与电网的电压相位相同，则闭合相应的飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得相应的飞轮储能单元组并网。

44、本技术实施例的第六方面提供了一种飞轮储能阵列的控制装置，所述控制装置应用于如本技术实施例第二方面中任一项所述的飞轮储能阵列，所述控制装置包括：

45、本地控制器，用于闭合第i飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i飞轮储能单元组并网；

46、本地控制器，还用于在第i飞轮储能单元组的输出频率与所述电网的频率一致，以及所述第i飞轮储能单元组的第二飞轮储能装置的转子转速为预设转速之后，闭合第i+1飞轮储能单元组对应的第一并网开关模块，以使得所述第i+1飞轮储能单元组并网；其中，所述第i飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中的任一个飞轮储能单元组，所述第i+1飞轮储能单元组为所述m个飞轮储能单元组中与第i飞轮储能单元组不同的飞轮储能单元组，i为大于或等于0的整数。

47、本技术实施例的第七方面提供了一种计算机可读存储介质，其中，上述计算机可读存储介质存储用于电子数据交换的计算机程序，其中，上述计算机程序使得计算机执行如本技术实施例第一方面或第二方面中所描述的部分或全部步骤。

48、本技术实施例的第八方面提供了一种计算机程序产品，其中，上述计算机程序产品包括存储了计算机程序的非瞬时性计算机可读存储介质，上述计算机程序可操作来使计算机执行如本技术实施例第一方面或第二方面中所描述的部分或全部步骤。该计算机程序产品可以为一个软件安装包。

49、本技术的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。