【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力电网设备领域，特别是涉及一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统。
技术介绍
1、电网通常会提供频率稳定的电能，例如我国电网的额定频率是50hz，现有电力系统的频率稳定主要还是依靠原有的火力机组来进行电频率的稳定。而目前大部分的新能源发电方式，例如风电和光伏发电等，不具备电网调频的作用，且调频与调相机组都是分开配置的。
2、火力机组具备较好的调频效果，但火力机组响应慢，容易引起一系列的环境问题。新能源发电不但不具备电网调频能力，而且新能源发电系统中电力电子器件的高频谐波还对电网频率的稳定有负面影响，且调频机组一般不同时具备调频与调相两种功能。
3、目前电网系统中，大部分调频机组应用于火力发电的调频，这种调频存在响应较慢等环境问题。而调相机组则是由另行专门设计的同步调相机组组成，该机组主要是向系统提供或吸收无功功率。由于调频机组和调相机组调频和调相机组分开运行，想要适应越来越复杂的电网的稳定性要求，就需要管理越来越复杂的调频和调相机组，也就造成了设备成本和管理成本越来越高。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述提到的至少一个问题，提供一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统。
2、为了实现上述目的，本申请提供一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统，连接在电网上，其特征在于，包括飞轮系统，以及分别连接在飞轮系统与电网之间的变频器和转换器，其中，所述飞轮系统包括飞轮转子和双定子电机，所述双定子电机包括外定子、转子和内定子，所述飞轮转子通过传
3、所述飞轮系统，用于通过所述传动轴将所述飞轮转子产生的机械能传递至所述双定子电机，以带动所述双定子电机发电生成电能，和/或，通过所述传动轴将所述双定子电机产生的电能传递至所述飞轮转子，以带动所述飞轮转子转动；
4、所述变频器，用于调整所述飞轮系统中的双定子电机的输出频率，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配；
5、所述转换器，用于控制所述飞轮系统提供电能给所述电网或从所述电网吸收电能，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配。
6、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述变频器，包括机侧变流器、电容和网侧变流器；其中，所述机侧变流器与所述双定子电机的内定子连接，所述电容分别与所述机侧变流器和所述网侧变流器并联连接，所述网侧变流器还与所述电网连接。
7、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述转换器，包括机侧转换器和网侧转换器，其中，所述机侧转换器的一端与所述双定子电机的转子连接，所述机侧转换器的另一端与所述网侧转换器连接，所述网侧转换器的另一端与所述电网连接。
8、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述变频器，还用于：
9、获取所述转换器的运行状态；
10、当检测到所述转换器发生故障时，通过所述变频器调整所述飞轮系统的双定子电机的输出频率，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配。
11、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述转换器，还用于：
12、获取所述变频器的运行状态；
13、当检测到所述变频器发生故障时，通过所述转换器调整所述飞轮系统的双定子电机的输出频率，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配。
14、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述调整所述飞轮系统中的双定子电机的输出频率，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配，包括：
15、若监测到所述电网的频率处于上升阶段，控制所述双定子电机处于亚同步电动运动状态；
16、若监测到所述电网的频率处于下降阶段，控制所述双定子电机处于超同步发电运行状态。
17、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述若监测到所述电网的频率处于上升阶段，控制所述双定子电机处于亚同步电动运动状态，包括：
18、在监测到所述电网的频率处于上升阶段后，生成针对所述飞轮储能系统的第一控制指令；
19、根据所述第一控制指令，升高所述双定子电机的内定子的电流角频率，以降低所述双定子电机的外定子的电流角频率，并通过传动轴将所述双定子电机产生的电能传递至所述飞轮转子。
20、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述若监测到所述电网的频率处于下降阶段，控制所述双定子电机处于超同步发电运行状态，包括：
21、在监测到所述电网的频率处于下降阶段后，生成针对所述飞轮储能系统的第二控制指令；
22、根据所述第二控制指令，降低所述双定子电机的内定子的电流角频率，以升高所述双定子电机的外定子的电流角频率，并通过传动轴将所述飞轮转子产生的机械能传递到所述双定子电机。
23、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述双定子电机，还用于当所述飞轮储能系统接收到启动指令时，根据所述启动指令控制所述开关断开，控制所述飞轮转子加速转动，直至所述飞轮转子的角速度达到预设值；所述开关，还用于当监测到所述电网的频率下降变化率大于预设阈值时，通过控制所述开关闭合，以向所述电网提供惯量支撑，并在调频阶段控制所述开关断开。
24、进一步地，在本申请的一些实施例中，所述控制所述飞轮系统提供电能给所述电网或从所述电网吸收电能，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配，包括：
25、若监测到所述电网的频率处于上升或下降阶段，断开所述开关，并控制所述转换器使得所述双定子电机的转子的输出频率与所述电网的频率相等。
26、本申请的实施例中提供的技术方案带来如下有益技术效果：
27、本专利技术提供的一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统，通过将飞轮与双定子电机、变频器和转换器连接，构成一个能够同时进行电力调频和调相的系统，能替代火力发电中的调频机组，通过利用飞轮储能的大惯量以及快速响应的特点，在需要对电力系统进行平衡性调节时，通过飞轮储能系统从电力系统吸收或者释放无功/有功功率，从而对电网进行稳定的频率调节，实现快速调频和调相的同时，还能减少碳排放。另外，本专利技术提供的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，在原来通过变频器调节飞轮系统的输出频率进而实现对电网频率调节的基础上，还增加了一套可以调节飞轮系统的输出频率进而实现对电网频率调节的转换器，不仅可以通过连接在双定子电机的内定子上的变频器进行常规调频，还可以通过连接在双定子电机的转子上的转换器施加转差率调节外定子的电压相位和幅值，在关闭开关后通过外定子给电网馈电调频，以防变频器发生故障时无法对飞轮系统调节进而对电网进行有效的调频，由于在原有系统的基础上增加另一种调节方式，大大增加了系统的冗余性，有效保障飞轮储能系统的稳定性和可靠性。
28、本申请附加的方面和优点将在后续部分中给出，并将从后续的描述中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统，连接在电网上，其特征在于，包括飞轮系统，以及分别连接在飞轮系统与电网之间的变频器和转换器，其中，所述飞轮系统包括飞轮转子和双定子电机，所述双定子电机包括外定子、转子和内定子，所述飞轮转子通过传动轴与所述双定子电机的转子连接，所述双定子电机的转子还通过所述转换器与所述电网连接，所述双定子电机的外定子通过开关与所述电网连接，所述双定子电机的内定子通过所述变频器与所述电网连接；
2.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述变频器，包括机侧变流器、电容和网侧变流器；其中，所述机侧变流器与所述双定子电机的内定子连接，所述电容分别与所述机侧变流器和所述网侧变流器并联连接，所述网侧变流器还与所述电网连接。
3.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述转换器，包括机侧转换器和网侧转换器，其中，所述机侧转换器的一端与所述双定子电机的转子连接，所述机侧转换器的另一端与所述网侧转换器连接，所述网侧转换器的另一端与所述电网连接。
4.根据权利要求1所述的应用于电网频率
5.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述转换器，还用于：
6.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述调整所述飞轮系统中的双定子电机的输出频率，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配，包括：
7.根据权利要求6所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述若监测到所述电网的频率处于上升阶段，控制所述双定子电机处于亚同步电动运动状态，包括：
8.根据权利要求6所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述若监测到所述电网的频率处于下降阶段，控制所述双定子电机处于超同步发电运行状态，包括：
9.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述双定子电机，还用于当所述飞轮储能系统接收到启动指令时，根据所述启动指令控制所述开关断开，控制所述飞轮转子加速转动，直至所述飞轮转子的角速度达到预设值；所述开关，还用于当监测到所述电网的频率下降变化率大于预设阈值时，通过控制所述开关闭合，以向所述电网提供惯量支撑，并在调频阶段控制所述开关断开。
10.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述控制所述飞轮系统提供电能给所述电网或从所述电网吸收电能，以使所述飞轮系统的输出频率与所述电网的频率相匹配，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种应用于电网频率调节的飞轮储能系统，连接在电网上，其特征在于，包括飞轮系统，以及分别连接在飞轮系统与电网之间的变频器和转换器，其中，所述飞轮系统包括飞轮转子和双定子电机，所述双定子电机包括外定子、转子和内定子，所述飞轮转子通过传动轴与所述双定子电机的转子连接，所述双定子电机的转子还通过所述转换器与所述电网连接，所述双定子电机的外定子通过开关与所述电网连接，所述双定子电机的内定子通过所述变频器与所述电网连接；
2.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述变频器，包括机侧变流器、电容和网侧变流器；其中，所述机侧变流器与所述双定子电机的内定子连接，所述电容分别与所述机侧变流器和所述网侧变流器并联连接，所述网侧变流器还与所述电网连接。
3.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述转换器，包括机侧转换器和网侧转换器，其中，所述机侧转换器的一端与所述双定子电机的转子连接，所述机侧转换器的另一端与所述网侧转换器连接，所述网侧转换器的另一端与所述电网连接。
4.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所述变频器，还用于：
5.根据权利要求1所述的应用于电网频率调节的飞轮储能系统，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：张志国，钱军，尹晓东，刘玉捧，徐艳丽，姚大林，刘宗奎，杨晶，
申请(专利权)人：国家电投集团河南电力有限公司技术信息中心，
类型：发明
国别省市：
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