能源模块-3

抽水蓄能-飞轮混合储能

1、免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS

(1)在市电输入正常，或者在市电输入偏低或偏高(一定范围内)的情况下，UPS通过其内部的有源动态滤波器对市电进行稳压和滤波，保证向负载设备提供高品质的电力保障，同时对飞轮储能装置进行充电，UPS利用内置的飞轮储能装置储存能量。

(2)在市电输入质量无法满足UPS正常运行要求，或者在市电输入中断的情况下，UPS将储存在飞轮储能装置里的机械能转化为电能，继续向负载设备提供高品质并且不间断的电力保障。

（3）在UPS内部出现问题影响工作的情况下，UPS通过其内部的静态开关切换到旁路模式，由市电直接向负载设备提供不问断的电力保障。

(4)在市电输入恢复供电，或者在市电输入质量恢复到满足UPS正常运行要求的情况下，则立即切换到市电通过UPS供电的模式，继续向负载设备提供高品质并且不间断的电力保障，并且继续对飞轮储能装置进行充电。

2、风力发电飞轮储能

风力发电由于风速不稳定，给风力发电用户在使用上带来了困难。传统的做法是安装柴油发电机，但由于柴油机本身的特殊要求，在启动后30分钟内才能停止。而风力常常间断数秒，数分钟。不仅柴油机组频繁启动，影响使用寿命；而且风机重启动后柴油机同时作用，会造成电能过剩。考虑到飞轮储能的能量大。充电快捷，因此，国外不少科研机构已将储能飞轮引入风力发电系统。美国将飞轮引入风力发电系统，实现全程调峰，飞轮机组的发电功率为300KW，大容量储能飞轮的储能为277KW每小时。

• 3、混合储能方式

（1）采用抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法对实际 AGC 指令的响应更快、更准确，机组的响应时间和稳态精度性能均有明显提升，实例中，调频性能各项指标均达到华北区域"两个细则"中的要求，在整个运行阶段，抽水蓄能机组综合调频性能指标平均提升 2.29 倍以上。

（2）相比于单独抽水蓄能机组的调节，本文提出的方法大幅减少了机组导叶运动次数，在整个抽水工况仿真调节过程中导叶开度调整次数由原来的数百次减小为 3 次，降低了机组的磨损和维护成本，提高了机组的效率和寿命。

（3）协调控制方法考虑了机组响应阶段飞轮储能阵列的 SOC 状态，可以使飞轮储能阵列及时充放电，保持飞轮储能阵列健康工作状态。实例中，飞轮储能阵列的 SOC 触及设置的临界线 I5= 0.8 pu 时，抽水蓄能机组增大调节量对其进行实时补偿，数秒后其 SOC 便被拉回设定工作区间，使其始终维持在合理区间

参考资料

【1】《抽水蓄能-飞轮混合储能系统协调控制方法》武鑫 1，尚文举 1，马志勇 1，滕伟 1，张爽 2，罗海荣 2（1华北电力大学先进飞轮储能技术研究中心，北京 昌平 102206；2国网宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏 银川 750011）

【2】《辅助抽水蓄能调频的飞轮控制策略》秦昊 1，秦立军 1，白雪辰 2，李聪 3（1华北电力大学 电气与电子工程学院，北京市 昌平区 102206；2英属哥伦比亚大学 电气与计

算机工程学院，加拿大 不列颠哥伦比亚；3国家电网有限公司华北分部，北京市 100053）

【3】《飞轮储能系统在风力发电调频中的应用研究》高春辉 1，刘春晖 1*，郑博文 1，荆丽丽 2（1.国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院，呼和浩特 010000；

2.集宁师范学院 高速信号处理与物联网技术应用重点实验室，内蒙古 乌兰察布 012000）