[发明专利]一种飞轮储能和锂电池复合的储能系统及其工作方法

权利要求书

1.一种飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，包括DC-AC模块(1)、联合储能管理系统(2)、DC-DC模块(3)、锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)；

锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)分别对应连接一个DC-DC模块(3)，所有DC-DC模块(3)并联后与联合储能管理系统(2)连接，联合储能管理系统(2)与DC-AC模块(1)连接，DC-AC模块(1)与外部电网连接。

2.根据权利要求1所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，每个DC-DC模块(3)连接有BMS模块，所有BMS模块分别连接至联合储能管理系统(2)。

3.根据权利要求1所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，锂离子电池储能单元(4)由若干锂离子电池单体串联或并联组成。

4.根据权利要求1所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，锂离子电池储能单元(4)为能量型输出储能单元，飞轮储能单元(5)为功率型输出储能单元。

5.根据权利要求1所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，所述飞轮储能和锂电池复合的储能系统还包括可再生能源发电单元，可再生能源发电单元连接有DC-DC模块(3)，DC-DC模块(3)与其余DC-DC模块(3)并联后与联合储能管理系统(2)连接。

6.根据权利要求1所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统，其特征在于，锂离子电池储能单元(4)与飞轮储能单元(5)之间设有充电模块，充电模块与联合储能管理系统(2)连接。

7.根据权利要求1～6任意一项所述飞轮储能和锂电池复合的储能系统的工作方法，其特征在于，包括：

联合储能管理系统(2)实时获取锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的运行参数，联合储能管理系统(2)通过锂离子电池储能单元(4)的电压和电流，分析锂离子电池的剩余容量，通过飞轮的旋转速度，分析飞轮储能单元(5)的剩余容量，然后通过锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)各自对应的DC-DC模块(3)调配锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的充放电状态。

8.根据权利要求7所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统的工作方法，其特征在于，当外部电网有调频需求时，优先由飞轮储能单元(5)出力，若飞轮储能单元(5)无法满足尖峰功率需求，再由锂离子电池储能单元(4)配合出力；当外部电网有调峰需求时，直接由锂离子电池储能单元(4)出力，无需飞轮储能单元(5)输出；当外部电网同时有调峰和调频需求时，联合储能管理系统(2)将高频波动的需求部分分配给飞轮储能单元(5)出力，将中低频波动的需求部分分配给锂离子电池储能单元(4)出力。

9.根据权利要求7所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统的工作方法，其特征在于，联合储能管理系统(2)在分配出力需求时不超过锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的最大输出功率；联合储能管理系统(2)对锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的输入/输出功率进行实时动态调整，优先让飞轮储能单元(5)进行变功率输入/输出，让锂离子电池储能单元(4)进行恒定功率输入/输出，当飞轮储能单元(5)的输入/输出功率无法满足输入/输出需求时，再让锂离子电池储能单元(4)进行变功率输入/输出。

10.根据权利要求7所述的飞轮储能和锂电池复合的储能系统的工作方法，其特征在于，在对所述飞轮储能和锂电池复合的储能系统进行充电时，锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的状态为两者均在充电或者一个充电另一个未充电；在充电时，优先让飞轮储能单元(5)充电，使飞轮储能单元(5)保持较高的电量水平，若飞轮储能单元(5)的容量达到上限则给锂离子电池储能单元(4)充电；在对所述飞轮储能和锂电池复合的储能系统进行放电时，锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)的状态为两者均在放电或者一个放电另一个未放电；在放电时，优先让飞轮储能单元(5)放电，使飞轮储能单元(5)的电量保持在较低水平；若充电和放电时的输入和输出的功率无法满足要求，锂离子电池储能单元(4)和飞轮储能单元(5)同时进行充电或者同时放电。