http://www.paper.edu.cn - 1 -飞轮储能系统在现代电力系统中应用刘栋波河海大学电气工程学院，南京（210098）E-mail: hhwangworkroom@hhu.edu.cn摘 要：飞轮储能是一种新型的储能技术。飞轮储能系统由一部双馈电机、飞轮和用作交流励磁电源的电压源型双脉冲宽度调制变频器组成，具有独立的无功和有功的动态调节能力，在现代电力系统中，用于提高电力系统稳定性和改善供电质量具有很大吸引力。关键词：飞轮储能系统；现代电力系统；电力系统稳定性；电能质量和供电可靠性中图分类号：TM 1. 引言近年来，随着全球经济发展对电力的需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日益突现：（1）系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。（2）现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。（3）复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。（4）用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高，等等。 加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠的输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免的会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获得最大利益，企业通常首先选择的尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短期内有效的扭转电力供需不平衡状况和电力系统稳定性问题[1]。由于飞轮储能系统与其它储能技术相比较具有电力的输入输出快速，效率高，维护简单，寿命长，占地面积小，可以分散设置，无公害等优点，所以飞轮储能系统在现代电力系统中应用有着巨大的吸引力[2-4]。2. 飞轮储能系统的构成通常飞轮储能系统由一部双馈电机、飞轮和用作交流励磁电源的电压源型双脉冲宽度调制变频器组成。其中飞轮与电机转子固定连接在一起，飞轮储能系统中电能与机械能之间的转换是以电机及其控制为核心来实现的。飞能储能装置中的电机需具有以下特点，较大的转矩和输出功率，较长的稳定使用寿命，空载损耗极低，能量转换效率高，能适应大范围速度变化[4]。双馈电机采用定子磁场定向矢量控制，可快速控制电机输出转矩和转速，并可四象限运行，具有良好的动态性能等优点，因此经常在飞轮储能系统中得到广泛应用[5]。双馈电机的励磁控制一般采用定子磁链定向控制，然而在实际情况中，潮流的变化、电网的扰动及电机本身的功率调节行为使机端电压发生波动，因而定子的磁链将不能保持恒定，dq 轴上的分量存在交叉耦合，控制系统的性能将会恶化甚至失去稳定。采用改进后的定子磁链定向控制，可以得到满意的效果。采用改进后的定子磁链定向控制的主要优点是能在几乎不增加控制系统复杂性和实现难度情况下使系统在电网电压非恒定条件下的控制性能明显改善，尤其使电机闭环控制系统的稳定性的得到明显提高[6-7]。由于飞轮储能系统没有原动机，它只能通过调节电机转子的转速实现有功功率的调节。飞轮储能系统并网运行时，定子侧与电网相连，转子通过电压源型双脉冲宽度调制变频器与电网
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