大规模飞轮储能阵列协同火电机组调频是提升电网频率安全的有效手段，火-储联合调频系统能量管理对系统性能的提升具有重要意义。针对当前火-储耦合调频控制系统结构相互独立、飞轮阵列内部单体状态特性差异大等特点，该文设计基于飞轮特性的火-储耦合参与电力系统一次调频的协同控制方法，提出一种多模态下飞轮阵列的双层自治控制技术，实现对阵列内飞轮功率输出及电量的优化管理。所构建的调频能量管理系统可实现火-储耦合一次调频全场景优化控制。仿真效果验证所提控制方法的有效性，相比于虚拟下垂控制，系统频率偏差减少20.34%，火电机组出力波动和主汽压波动明显减少，飞轮阵列功率跟踪能力增强。