本发明公开一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，涉及飞轮储能。
背景技术：
1、随着可再生能源大规模接入电网，传统电网控制面临新的问题。可再生能源具有随机波动性强，能量密度低、稳定性差等特性，给电网调度指定发电计划带来困难。此外，可再生能源发电不具备传统电源的惯性响应特性，大规模并网后会使系统负荷失去平衡，影响电网频率质量。
2、频率质量是电能质量标准中要求最严格的一项，频率稳定是电力系统安全稳定运行的重要指标，它反映了电力系统中有功功率供需平衡的基本状态。由可再生能源大规模并网引起的频率问题，可以通过储能装置辅助调节。飞轮储能作为一种清洁高效的物理储能装置，其快速响应特性非常适合电网调频的场景应用，能够有效改善调频服务质量，提高系统对可再生能源的接纳能力。
3、受制约于飞轮材料的强度问题，单个飞轮储能单元的储能容量低，当需要使用飞轮储能作为火力发电厂、风力发电厂的调频储能系统时，需要将多个飞轮储能单元并联运行组成飞轮储能阵列，以获得更大的存储容量。
4、故现发明一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本发明针对现有技术的问题，提供一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统及方法，所采用的技术方案为：
2、第一方面，一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，两区域电网调频模型包括火储联合系统、发电机-负荷模型和控制模块，火储联合系统包括飞轮阵列储能系统和多个火电机，所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配；
3、所述飞轮阵列储能系统由多个飞轮储能单元通过10kv/35kv母线并联构成；
4、所述飞轮储能单元均由控制模块结合虚拟惯性控制和可变下垂控制实现优先投切处理；即频率偏差率大于0则启动虚拟惯性控制，频率偏差率小于0则启动下垂控制。
5、在一些实现方式中，所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配，包括：
6、由飞轮储能阵列系统对调频指令中快变部分进行处理；
7、由火电机组对调频指令中满变部分进行处理。
8、在一些实现方式中，所述飞轮储能单元均包括飞轮本体、永磁同步电机、双向变流器和升压变压器；
9、所述飞轮本体的转速由永磁同步电机提供的不平衡转矩来控制：
10、当永磁同步电机转矩方向与飞轮本体转矩方向一致时，飞轮转速增加，所述飞轮储能单元为充电状态；
11、当永磁同步电机转矩方向与飞轮本体转矩方向相反时，飞轮转速减小，所述飞轮储能单元为放电状态。
12、在一些实现方式中，所述飞轮储能单元设置储能死区，通过功率自适应分配，结合飞轮阵列储能系统的荷电状态以及应发功率值，得出飞轮阵列储能系统实际需发功率值。
13、在一些实现方式中，所述飞轮阵列储能系统实际需发功率值与标称值之差作为频率偏差值；
14、当频率偏差值在储能死区内时，
15、各储能单元储能出力处于闭锁状态，不与电网进行功率交换；
16、当频率偏差值超出储能死区时，
17、若频率偏差值为正或为负时，所述控制模块启动虚拟惯性控制，
18、若频率偏差变化率的值为正或为负时，所述控制模块启动虚拟下垂控制，根据各储能单元的soc状态进行最优投切。
19、第二方面，本发明实施例提供一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，基于上述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统实现，所述磁悬浮飞轮阵列储能方法包括：
20、所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配；
21、所述飞轮阵列储能系统由多个飞轮储能单元通过10kv/35kv母线并联构成；
22、所述飞轮储能单元均由控制模块结合虚拟惯性控制和可变下垂控制实现优先投切处理，即频率偏差率大于0则启动虚拟惯性控制，频率偏差率小于0则启动下垂控制。
23、在一些实现方式中，所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配，包括：
24、飞轮储能列阵系统处理火储联合系统调频指令的频率快变部分；
25、火电机组处理火储联合系统调频指令的频率慢变部分。
26、在一些实现方式中，所述飞轮储能单元均包括飞轮本体、永磁同步电机、双向变流器和升压变压器，永磁同步电机提供不平衡转矩控制飞轮本体的转速：
27、当永磁同步电机转矩方向与飞轮本体转矩方向一致时，飞轮转速增加，所述飞轮储能单元为充电状态；
28、当永磁同步电机转矩方向与飞轮本体转矩方向相反时，飞轮转速减小，所述飞轮储能单元为放电状态。
29、在一些实现方式中，所述飞轮储能单元设置储能死区，通过功率自适应分配，结合飞轮阵列储能系统的荷电状态以及应发功率值，得出飞轮阵列储能系统实际需发功率值。
30、在一些实现方式中，所述飞轮阵列储能系统实际需发功率值与标称值之差作为频率偏差值；
31、当频率偏差值在储能死区内时，
32、各储能单元储能出力处于闭锁状态，不与电网进行功率交换；
33、当频率偏差值超出储能死区时，
34、若频率偏差值为正或为负时，所述控制模块启动虚拟惯性控制，
35、若频率偏差变化率的值为正或为负时，所述控制模块启动虚拟下垂控制，根据各储能单元的soc状态进行最优投切。
36、本发明的一个或多个实施例至少能够带来如下有益效果：
37、本发明方法提供一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，及其参与火电机组一次调频的协同控制策略。充分考虑飞轮储能单元荷电状态(soc,state ofcharge)及储能单元组优先投切问题，根据各飞轮储能单元进线优先排序，并结合虚拟惯性和可变下垂控制的切换策略，根据soh调整飞轮储能单元出力深度。在保证快速响应电网一次调频的同时也保证了飞轮阵列储能系统运行的经济性和安全性。
1.一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，两区域电网调频模型包括火储联合系统、发电机-负荷模型和控制模块，火储联合系统包括飞轮阵列储能系统和多个火电机，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配，包括：
3.根据权利要求2所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述飞轮储能单元均包括飞轮本体、永磁同步电机、双向变流器和升压变压器；
4.根据权利要求3所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述飞轮储能单元设置储能死区，通过功率自适应分配，结合飞轮阵列储能系统的荷电状态以及应发功率值，得出飞轮阵列储能系统实际需发功率值。
5.根据权利要求4所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统，其特征在于，所述飞轮阵列储能系统实际需发功率值与标称值之差作为频率偏差值；
6.一种用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，基于上述权利要求1～5任意一项所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能系统实现，其特征在于，所述磁悬浮飞轮阵列储能方法包括：
7.根据权利要求6所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，其特征在于，所述火储联合系统的调频指令分别对火电机组和飞轮阵列储能系统进行功率自适应分配，包括：
8.根据权利要求7所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，其特征在于，所述飞轮储能单元均包括飞轮本体、永磁同步电机、双向变流器和升压变压器，永磁同步电机提供不平衡转矩控制飞轮本体的转速：
9.根据权利要求8所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，其特征在于，所述飞轮储能单元设置储能死区，通过功率自适应分配，结合飞轮阵列储能系统的荷电状态以及应发功率值，得出飞轮阵列储能系统实际需发功率值。
10.根据权利要求9所述的用于两区域电网调频模型的磁悬浮飞轮阵列储能方法，其特征在于，所述飞轮阵列储能系统实际需发功率值与标称值之差作为频率偏差值；
