飞轮储能是利用电机的电动/发电可逆的方式实现电能和动能的转换，利用真空技术和磁悬浮技术实现动能的维持的方式来存储能量。（动能衰减一般指的是风阻和摩阻衰减，真空技术就是用来消除风阻，磁悬浮技术就是用来消除摩阻。）

飞轮储能系统是由飞轮储能单元（即飞轮电池）、飞轮控制柜（电机控制器、系统控制器等）、储能双向变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）组成。

飞轮电池充电的时候轮子在加速，放电的时候轮子在减速，飞轮始终朝一个方向旋转；

充电越快（充电功率越大）加速度越大，充电越慢（充电功率越小）加速度越小。

飞轮电池（飞轮储能单元）主要由飞轮转子、电机、磁轴承、以及真空密封外壳组成，再加上外部配套的电机控制器、磁轴承控制器、真空泵等设备。

当飞轮电池的速度加速到他设计的最大速度时，飞轮电池的能量就充满了。

充/放电功率对应的就是飞轮的加速度和减速度。

飞轮电池可以选用高强度比材料，比如碳纤维等复合材料，储能密度可以做的很高，飞轮电池也可以做的很小，只是选用高强度比的材料的时候飞轮的成本会相对偏高。

飞轮电池因为它是物理储能，具有快充快放、充放电倍率高、使用寿命长、绿色无污染、安全不爆炸、不会衰减等特点。

飞轮电池的飞轮材料强度以及加工工艺决定了飞轮电池的储存能量，是飞轮电池里面最核心的难点，这也是目前国内飞轮储能企业以秒级产品为主的一个关键因素。

其次是磁悬浮技术，让飞轮高速稳定可靠的旋转并悬浮是一个非常难的技术。

最后是包括真空密封、真空散热以及机电一体化集成技术等都是比较难的技术。

因为飞轮电池具备寿命长、可以快充快放等优点，特别适合应用于电力调频，包括一次调频和二次调频，甚至三次调频，其他的还有一些像机械往复式运动系统的节能（如石油钻机节能）和机械制动的能量回收（如轨道交通节能）等应用。

材料的强度比（屈服强度和密度的比值）越高的材料越适合用来做飞轮储能的飞轮。材料重了，高速转起来它的离心力也就越大，对材料的强度要求就越高；材料的强度越高，能承受的离心力越大，转速也就越高，存储的能量也就越多。

飞轮电池存储的能量跟飞轮的质量和转速相关，E=1/2mV^2，其中跟质量成一次方关系，跟旋转速度成二次方关系。

电力系统对储能的要求主要是寿命、安全、经济性，对于调频应用来说，每天的循环次数差不多达到500次，一年下来高达十几万次，而锂电池的循环寿命平均就5000次，根本满足不了电力系统的需求，而飞轮电池的寿命都是百万次以上，至少确保20年的使用寿命；

锂电池安全问题主要由“热失控”造成，目前为止仍没有办法从根源上去解决；除此之外，锂电池还有衰减、污染、难回收、难监控等诸多问题，这些飞轮电池均可避免；

从经济性角度而言，首先，飞轮电池虽然初始成本较锂电池略高，但是使用寿命长，所以经济性比锂电池更好；其次随着飞轮电池的大规模市场应用以及技术进步，飞轮电池的初始成本未来将与锂电池持平。

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去年，习大大提出了碳达峰和碳中和的目标，要实现碳达峰和碳中和，势必需要发展光伏和风电等新能源技术，同时需要降低重排放的火电资源，在现在的能源结构下面，有大约10%的火电是被用来去调节光伏和风电等新能源，未来随着风电、光伏增加，所需的调节资源越来越多，而火电占比又在下降，能提供的调节资源越来越少，给飞轮储能技术在解决新能源发电和电网稳定问题带来了前所未有的机遇。

电除了电压和电流之外，其中还有一个最重要的参数是频率，频率对于电力系统来说是最敏感的指标，要稳定在50Hz，只允许在极小的范围内波动，当用电和发电稍微不平衡都会引起频率的波动，一旦频率超出电力系统允许的范围对电网稳定和安全的隐患非常大，因此需要对电力系统进行调频。

电力调频是电力系统中维持有功功率供需平衡的主要措施，其根本目的是保证电力系统的频率稳定。电力调频的主要方法是调整发电功率和进行负荷管理。按照调整范围和调节能力的不同，频率调整可分为一次调频、二次调频和三次调频。