飛輪儲能，是物理儲能的一種，是一種利用電動機(jī)帶動飛輪在真空中高速旋轉(zhuǎn)，在需要時通過飛輪慣性帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲能方式，具有響應(yīng)速度快、功率特性好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。

飛輪儲能的構(gòu)成

飛輪儲能系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、支承系統(tǒng)、電機(jī)儲能變流器三部分構(gòu)成。

轉(zhuǎn)子系統(tǒng)是飛輪儲能系統(tǒng)中的基本結(jié)構(gòu)，根據(jù)構(gòu)成材料的不同可以分為復(fù)合材料和鋼制飛輪。

當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)動速度較低時(每分鐘約1萬轉(zhuǎn))，一般采用鋼制飛輪，能夠有效提高轉(zhuǎn)子運(yùn)行的性和穩(wěn)定性，目前我國電網(wǎng)儲能飛輪產(chǎn)品主要采用鋼制飛輪;

當(dāng)轉(zhuǎn)動速度較高(每分鐘10萬轉(zhuǎn))時，采用質(zhì)量較輕但特性強(qiáng)的復(fù)合材料，成本遠(yuǎn)高于鋼制飛輪。

支承系統(tǒng)主要可以分為機(jī)械軸承、永磁軸承以及電磁軸承三種，能夠支撐轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，降低摩擦阻力，是整個裝置以小損耗運(yùn)行。目前我國機(jī)械軸承技術(shù)逐漸成熟，是當(dāng)前使用廣泛的方式。

飛輪儲能系統(tǒng)中有一個內(nèi)置電機(jī)，可以調(diào)節(jié)充電和放電兩種狀態(tài)，要實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)調(diào)頻功能，就需要電機(jī)儲能變流器。在充電時，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，在放電時，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，并將頻率轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)頻率，及時將交流電輸入到電網(wǎng)系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)頻的功能。

此外，真空與冷卻也是飛輪儲能系統(tǒng)中的重要組成部分。通常情況下，飛輪儲能系統(tǒng)的電功率越大，則冷卻需求越大，若冷卻不足，則會出現(xiàn)飛輪溫度過高，從而導(dǎo)致機(jī)器的損壞。因此通常會在飛輪殼體上安裝散熱片，增大散熱面積，保障系統(tǒng)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)。

應(yīng)用場景

根據(jù)飛輪儲能響應(yīng)快、大功率、占地小、壽命長等優(yōu)點(diǎn)，一般被用于不間斷電源(UPS)、軌道交通、汽車電池、電網(wǎng)調(diào)頻、電網(wǎng)調(diào)峰等諸多場景。

不間斷電源：當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)波動、瞬斷、間斷等問題時，飛輪儲能能夠瞬間提供應(yīng)急供電，同時飛輪儲能能夠連續(xù)快速深度充放電，這是電化學(xué)儲能所不能替代的。

軌道交通：2021年8月，我國兆瓦級飛輪儲能裝置作為鐵路牽引變電站在河北投入使用，當(dāng)火車進(jìn)站剎車時產(chǎn)生巨大電能，為飛輪儲能系統(tǒng)充電;當(dāng)火車提速出站時，飛輪在將動能釋放給火車。

汽車電池：早期曾出現(xiàn)過完全由飛輪驅(qū)動的公共汽車，此外，多款保時捷賽車上也應(yīng)用過飛輪儲能，且在比賽上取得了好成績，但由于其電池容量低，性價比低的原因，不適用于跑里程的汽車，但其在性能指標(biāo)、性上都適用于汽車，未來若能提高其能量密度，將發(fā)展?jié)摿Α?/span>

電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻：由于風(fēng)電光伏等能源的波動性大，及電網(wǎng)發(fā)電和用電不平衡，所以需在電網(wǎng)中加入調(diào)峰調(diào)頻電站，目前我國的儲能主要為抽水蓄能，其次是電化學(xué)儲能，飛輪儲能體積小、大功率、等優(yōu)點(diǎn)，在電網(wǎng)中具有很可觀的應(yīng)用前景，目前國外已有不少機(jī)構(gòu)將飛輪儲能接入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。

目前飛輪儲能還有著諸多難點(diǎn)限制著其發(fā)展。飛輪儲能的成本較高，需要開發(fā)出經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)子;飛輪儲能能量釋放時間較短，且能量會在幾十個小時內(nèi)被損耗殆盡;由于飛輪一直處于高速-低速的變化中，產(chǎn)生的應(yīng)力過大可能會導(dǎo)致撕裂，從而出現(xiàn)問題;等等。