飞轮储能系统技术方案

本发明专利技术提供了一种飞轮储能系统，包括电动机、飞轮转子和异步发电机。电动机与飞轮转子相连以驱动飞轮转子旋转。异步发电机包括定子和转子，飞轮转子可断开地与转子传动连接以驱动转子转动，定子能够接入电网并向电网中输入具有稳定频率的电能。将本发明专利技术提供的飞轮储能系统与电网连接，无需采用电力电子装置解耦、整流、调频、稳压，能够提高电网中的转动惯量，为电网提供必要的电压和频率支撑，降低了电网出现大的频率偏差的风险，使电力系统能够安全稳定的运行，并提高了电网高效接纳新能源的能力。力。力。

【技术实现步骤摘要】
飞轮储能系统


[0001]本专利技术涉及储能
，尤其是涉及一种飞轮储能系统。

技术介绍

[0002]随着以清洁能源为主的新一轮能源变革的发展，新能源在我国电网中的占比将越来越高。但是，新能源技术中多采用电力电子装置接入电网，而电力电子装置没有转动惯量，无法主动为电网提供必要的电压和频率支撑，也无法提供必要的阻尼作用。尤其是随着通过电力电子装置连接到电网的分布式能源的渗透率越来越高，电网总的转动惯量不断减小，因此当发生重大的负荷或电源突变时电网出现大的频率偏差的风险也不断提高。高比例电力电子装置的接入会导致电网长期处于低惯量水平中，增加系统不平衡功率冲击，这给电力系统安全稳定的运行带来了越来越大的压力。为改善缓解电网运行压力及新能源消纳压力，亟需具备一定的支撑电网动态调整能力的储能系统来提高电网高效接纳新能源的能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术是基于专利技术人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
[0004]飞轮储能技术是一种以动能形式存储能量的储能技术，通过电动机/发电机带动转子加速/减速的方式来实现能量的存储/释放。飞轮储能的主要优点是具有快速的爬坡能力、能量转换效率高和使用寿命长等，在提供辅助服务，例如惯量和频率调节等方面具有得天独厚的优势。且飞轮没有任何地理限制，可以轻松安装，具有可推广及可大规模复制的优点。
[0005]目前已有的飞轮储能技术均通过电力电子装置辅助电动/发电机进行动能和电能之间的相互转换过程。当系统需要储存电能时，其会将外部输送来的交流电通过AC/DC的方式供给电动机，进而驱动飞轮转子旋转储能；当需要放电时，电力电子装置对飞轮转子的转子转动惯量进行解耦，起到整流、调频、稳压的作用，以满足负载用电需求。但是电力电子装置没有转动惯量，难以参与电网惯量响应，因此，飞轮储能技术无法解决当前电网中由电力电子装置的大规模使用导致的总的转动惯量比例不断减小的问题。
[0006]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种飞轮储能系统。
[0007]根据本专利技术的飞轮储能系统，包括：电动机；飞轮转子，所述电动机与所述飞轮转子相连以驱动所述飞轮转子旋转；异步发电机，所述异步发电机包括定子和转子，所述飞轮转子可断开地与所述转子传动连接以驱动所述转子转动，所述定子能够接入电网并向电网中输入具有稳定频率的电能。
[0008]根据本专利技术实施例提供的飞轮储能系统的飞轮转子与具有变速恒频的功能的异步发电机相连，异步发电机连接电网且能够与电网同频传输，飞轮转子的转速变化不会影响异步发电机向电网中输入恒频电流，因此将本专利技术实施例提供的飞轮储能系统与电网连
接，无需采用电力电子装置解耦、整流、调频、稳压，能够提高电网中的转动惯量，为电网提供必要的电压和频率支撑，降低了电网出现大的频率偏差的风险，使电力系统能够安全稳定的运行，并提高了电网高效接纳新能源的能力。
[0009]在一些实施例中，所述电动机与电网相连并用于从电网取电。
[0010]在一些实施例中，所述飞轮储能系统具备释能状态和储能状态，
[0011]在所述释能状态下，所述电动机待机，所述飞轮转子释放动能驱动所述异步发电机发电，所述异步发电机向电网中输入具有稳定频率的电能，
[0012]在所述储能状态下，所述电动机从电网取电以驱动所述飞轮转子旋转，所述异步发电机停止向电网中输入电能。
[0013]在一些实施例中，在所述储能状态下，所述异步发电机空转，和/或，所述飞轮转子与所述转子之间的传动连接断开。
[0014]在一些实施例中，所述飞轮储能系统具备待机状态，在所述待机状态下，所述电动机待机，所述发电机空转。
[0015]在一些实施例中，所述异步发电机为绕线转子异步发电机或双馈异步发电机。
[0016]在一些实施例中，飞轮储能系统还包括变速装置，所述变速装置连接在所述飞轮转子与所述异步发电机之间，所述变速装置具有输入端和输出端，所述飞轮转子与所述输入端传动连接，所述输出端与所述转子传动连接，所述变速装置用于传导所述飞轮转子的转动惯量。
[0017]在一些实施例中，所述变速装置为具有固定变速比的变速装置，或者，所述变速装置为变速比可调的变速装置。
[0018]在一些实施例中，所述变速装置为齿轮变速器、液力变矩器、磁力变液器或永磁变速器。
[0019]在一些实施例中，所述飞轮转子的转速为100rpm
‑
1000000rpm，所述变速装置的变速比为0.03
‑
333。
[0020]在一些实施例中，飞轮储能系统还包括飞轮储能控制器，所述飞轮储能控制器用于控制所述飞轮转子的能量输入及输入功率。
[0021]在一些实施例中，所述飞轮储能控制器包括：
[0022]电网检测模块，所述电网检测模块用于检测电网的当前频率；
[0023]电动机控制模块，所述电动机控制模块用于根据电网的当前频率控制所述电动机的启闭及输入输出功率。
[0024]本专利技术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，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0025]图1是根据本专利技术实施例一的飞轮储能系统的示意图。
[0026]图2是根据本专利技术实施例二的飞轮储能系统的示意图。
[0027]图3是根据本专利技术实施例三的飞轮储能系统的示意图。
[0028]图4是根据本专利技术实施例四的飞轮储能系统的示意图。
[0029]图5是根据本专利技术实施例五的飞轮储能系统的示意图。
[0030]图6是根据本专利技术实施例六的飞轮储能系统的示意图。
[0031]图7是根据本专利技术实施例的飞轮储能控制器的示意图。
[0032]附图标记：
[0033]飞轮储能系统1；飞轮转子111；电动机112；异步发电机20；绕线转子异步发电机21；双馈异步发电机32；
[0034]传动轴30；第一传动轴31；第二传动轴32；定变速比变速装置41；变速比可调装置42；变流器50。
具体实施方式
[0035]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0036]下面根据图1
‑
图6描述本专利技术的实施例的飞轮储能系统1的基本结构。如图1
‑
图6所示，飞轮储能系统1包括飞轮转子111、电动机112和异步发电机20。
[0037]飞轮转子111的加速能够实现能量的储存，飞轮转子111的减速能够实现能量的释放。其中飞轮转子111与电动机112相连，电动机112用于驱动飞轮转子111旋转。电动机112通过驱动飞轮转子111加速旋转，最终实现电能以动能的形式储存在飞轮储能单元10中。可选地，电动机112与电网相连用于从电网中取电，电动机112从电网中取电驱动飞轮转子111旋转，飞本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能系统，其特征在于，包括：电动机；飞轮转子，所述电动机与所述飞轮转子相连以驱动所述飞轮转子旋转；异步发电机，所述异步发电机包括定子和转子，所述飞轮转子可断开地与所述转子传动连接以驱动所述转子转动，所述定子能够接入电网并向电网中输入具有稳定频率的电能。2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述电动机与电网相连并用于从电网取电。3.根据权利要求2所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统具备释能状态和储能状态，在所述释能状态下，所述电动机待机，所述飞轮转子释放动能驱动所述异步发电机发电，所述异步发电机向电网中输入具有稳定频率的电能，在所述储能状态下，所述电动机从电网取电以驱动所述飞轮转子旋转，所述异步发电机停止向电网中输入电能。4.根据权利要求3所述的飞轮储能系统，其特征在于，在所述储能状态下，所述异步发电机空转，和/或，所述飞轮转子与所述转子之间的传动连接断开。5.根据权利要求3所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述飞轮储能系统具备待机状态，在所述待机状态下，所述电动机待机，所述异步发电机空转。6.根据权利要求1所述的飞轮储能系统，其特征在于，所述异步发电机为绕线转子异步发电机或双馈异步...

【专利技术属性】
技术研发人员：白宁，王曙光，陈俊，刘赟，张蔚琦，孙璇，孙册，刘雨涵，高康伟，刑学奇，赵钊，李鹏，刘腾飞，李莹，吴智泉，孙金华，沈峰，王愐，孙灿辉，
申请(专利权)人：国家电投集团科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：