[發明專利]一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統及控制方法

有效

• 申請號: 201811611474.4
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109687487B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 張承慧;馬昕;李珂;王魯泮
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H02J3/28
• 分類號: H02J3/28;H02J3/30;F03G3/08
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

1.一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統的控制方法，其特征是，包括：

根據飛輪的額定角速度，將轉速劃分為不同的角速度區間，在不同的角速度區間內，飛輪模塊和壓縮空氣儲能模塊分別處于不同的工作狀態；

ω₀為飛輪當前角速度，ω_{f_max}為飛輪角速度上限，ω_{f_min}為飛輪的角速度下限，ω₁為飛輪通過帶動往復式壓氣機，將動能儲存于壓縮空氣內能的臨界角速度，此時離合器吸合，ω₁^’為離合器斷開，壓縮空氣儲能停止儲能的臨界角速度，ω₂為壓縮空氣儲能裝置釋放能量，補償間歇式電源，并由飛輪吸收能量的臨界角速度，ω₂^’為壓縮空氣儲能裝置停止釋放能量，飛輪儲能恢復到正常平抑間歇式電源波動的狀態的臨界角速度；

角速度區間1:ω₂^’＜ω₀＜ω₁^’時，飛輪處于正常平抑間歇式電源功率波動狀態，離合器斷開，壓縮空氣儲能裝置既不蓄能，也不釋能，飛輪對功率波動進行及時有效地平抑；

角速度區間2:ω₁^’＜ω₀＜ω₁時，分為兩種工作狀態，若角速度由大于ω₁回落到本角速度區間，則工作狀態為飛輪在平抑間歇式發電電源功率同時，帶動轉盤轉動，轉盤帶動往復式壓氣機向壓縮空氣儲能模塊輸送能量，此時離合器閉合，壓縮空氣儲能處于壓縮狀態；若角速度由小于ω₁^’升至本角速度區間，則工作狀態同角速度區間1；

角速度區間3:ω₁＜ω₀＜ω_{f_max}時，飛輪在平抑間歇式發電電源功率同時，帶動轉盤，轉盤帶動往復式壓氣機向壓縮空氣儲能模塊輸送能量，此時離合器閉合，壓縮空氣儲能處于壓縮狀態；

角速度區間4:ω₂＜ω₀＜ω₂^’時，分為兩種工作狀態，若角速度由大于ω₂^’回落到本角速度區間，則工作狀態同角速度區間1，若角速度由小于ω₂上升至本角速度區間，則工作狀態為飛輪平抑間歇式電源功率，同時，壓縮空氣儲能模塊處于膨脹狀態，釋放一定功率對電源進行補償，與此同時，離合器處于斷開狀態；

角速度區間5:ω_{f_min}＜ω₀＜ω₂時，飛輪平抑間歇式電源功率，同時，壓縮空氣儲能模塊處于膨脹狀態，釋放一定功率對電源進行補償，與此同時，離合器處于斷開狀態。

2.如權利要求1所述的一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統的控制方法，其特征是，所述發電機所發出的電能一部分對間歇式電源進行補償，另一部分傳輸至電網。

3.如權利要求1所述的一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統的控制方法，其特征是，動力機在作為發電機時，將飛輪的機械能轉換為電能，并將電能輸送至電網，所述動力機在作為電動機時，將間歇式電源的電能轉換為機械能，并帶動飛輪轉動。

4.一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統，實現如權利要求1-3任一項所述的一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統的控制方法，其特征是，包括：飛輪模塊及壓縮空氣儲能模塊，所述飛輪模塊通過無級變速器在離合器閉合時連接轉盤，所述轉盤通過電動機加速實現與飛輪轉速的預同步，所述轉盤與往復式壓氣機連接，往復式壓氣機連接壓縮空氣儲能模塊，壓縮空氣儲能模塊通過連接發電機補償間歇式發電電源。

5.如權利要求4所述的一種機械耦合式飛輪輔助的復合儲能系統，其特征是，所述飛輪模塊包括動力機、能量轉換模塊；

所述動力機的一端與間歇式電源相連，動力機的另一端連接至能量轉換模塊，所述能量轉換模塊通過飛輪轉動將電能以機械能形式進行儲存。