[发明专利]一种基于单元状态综合评价的飞轮储能阵列控制方法

说明书

本发明涉及一种基于单元状态综合评价的飞轮储能阵列控制方法，属于能量管理领域。该方法包括如下步骤：获取飞轮储能单元信息，包括飞轮转速、轴承温度、舱体真空度、电机电压电流等信息；根据所述飞轮储能单元信息，进行飞轮储能单元状态估计，包括荷电状态、健康状态、剩余可用寿命、功率状态等，同时实现在线故障诊断；根据所述飞轮储能单元状态估计结果，进行高温保护、转速保护、电压电流保护、舱体真空度保护等，并对飞轮储能单元进行充放电控制。本发明的技术方案可实现飞轮储能单元的系统控制，防止出现过充电或过放电，延长使用寿命，为飞轮储能系统使用安全提供保障。

技术领域

本发明属于能量管理领域，涉及一种基于单元状态综合评价的飞轮储能阵列控制方法。

背景技术

飞轮储能是一种先进机械类物理储能技术，具有使用寿命长、转换效率高、清洁环保等优点，适用于交通、应急电源、新能源电站并网、电网调频等领域，对提高供电可靠性和电能质量具有着重要意义。飞轮储能系统技术门槛较高，复合材料结构技术、磁轴承技术、真空中高速高效电机技术中仍然有一些亟待解决地问题，目前处于市场发展前期。

传统飞轮储能系统往往只能适应单一的控制目标，实现控制中独立的某项功能。随着飞轮储能系统朝着大规模的方向规划建设与不断发展，储能系统需要具备多目标协同实现的能力，应在相应约束条件下尽可能地为电网的安全、稳定、经济运行提供积极作用。需要充分考虑大规模飞轮储能系统数量庞大的储能单元及其网络拓扑结构复杂性，协调管理不同飞轮储能阵列的容量、功率、电流和电压的差异性，需要考虑安全稳定控制、全寿命周期管理、多目标控制管理等多方面需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于单元状态综合评价的飞轮储能阵列控制方法。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于单元状态综合评价的飞轮储能阵列控制方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：获取飞轮储能单元信息，包括飞轮转速、轴承温度、舱体真空度和电机电压电流信息；

步骤2：根据飞轮储能单元信息，进行飞轮储能单元状态估计，包括荷电状态、健康状态、剩余可用寿命和功率状态，同时实现在线故障诊断；

步骤3：根据所述飞轮储能单元状态估计结果，进行高温保护、转速保护、电压电流保护和舱体真空度保护，并对飞轮储能单元进行充放电控制，以实现飞轮储能阵列控制。

可选的，所述飞轮储能单元状态估计包括荷电状态估计，具体为：

根据第一公式对飞轮储能单元的荷电状态SOC进行估计，第一公式为：

其中，J为飞轮的转动惯量，ω为飞轮旋转的角速度，ω_max为飞轮旋转的最大角速度；SOC为飞轮储能单元剩余容量与完全充电状态的容量的比值，SOC～[0,1]，SOC＝0表示放电完全，SOC＝1表示充电完全。

可选的，所述飞轮储能单元状态估计包括功率状态估计，具体为：

根据第二公式确定飞轮储能系统的有功损耗，第二公式为：

P＝P_m+P_k+P_c＝(P_m1+P_m2+P_m3)+(P_k1+P_k2)+(P_c1+P_c2)，