飞轮储能的工作原理即在电力富裕条件下，由电能驱动飞轮到非常快速地旋转，电能转变为机械能储存;当系统要时，飞轮减速，电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能，供用户使用。飞轮储能通过转子的加速和减速，实现电能的存入和释放。

  飞轮轮子：一般为高强度复合纤维材料组成，通过一定的绕线方式缠绕在与电机转子一体的金属轮毅上。

  轴承：利用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承或其他低摩擦功耗轴承支承飞轮，并采用机械保护轴承。

  电力转换器：它是输入电能转化为直流电供给电机，输出电能进行调频、整流后供给负载的关键部件。

  真空室：为减少风损、防止非常快速地旋转的飞轮发生安全事故，飞轮系统放置与高真空密封保护套筒内。

  作为一种新型的物理储能方式，飞轮储能与传统化学电池相比，具备有以下优点：

  1)充放电迅速。从收到电网侧的调节信号到飞轮储能系统做出一定的反应，时间极短，并且在之后数分钟时间内能完成总系统的充/放电过程，符合电网的短时响应与调节需求，相比于蓄电池、抽水蓄能、压缩空气等，具有较快的充/放电时间。

  2)工作效率高。一般的飞轮储能系统工作效率能够达到90%左右，相比于抽水蓄能的60%以及蓄电池储能的70%，有着非常明显的优势，而且采用磁悬浮轴承的飞轮储能系统，其工作效率更加高，接近95%。

  3)常规使用的寿命长。飞轮储能系统虽价格昂贵，但是设计良好，其年平均维护费用极低，充放电次数明显优于蓄电池储能等，其达到了百万数量级，且一般免维护的时间是在10a以上。

  4)环保无污染。由于机械储能的缘故，飞轮储能不会排放出对环境造成污染的物质，其是一种环境友好型的绿色储能技术。此外，飞轮储能系统还具有模块性、建设时间短、事故后果影响低等优点。

  飞轮储能技术的应用大多分布在在储能和峰值动力使用2大类，具体应用体现在以下几方面：

  1)UPS不间断电源。不间断电源(UPS)是一种利用储能装置向负载提供高质量电能的设备，在医疗设施、通信、计算机系统领域存在广泛的应用。目前UPS逐渐倾向于使用飞轮储能装置等新型储能设备，既减少了环境污染，延长了常规使用的寿命，同时也提高了工作效率。

  2)节能。能源利用率一直是我们比较关注的话题，节能已得到广泛的共识。传统的机械装置，进行机械制动后能量被转化为热能而流失，造成了某些特定的程度上的浪费，降低了能源的使用效率。因此，通过飞轮储能装置把这部分能量转化为动能存储起来，在需要的时候，输出到系统中，能够大大减少能量损失，提高能量的利用率，目前主要的应用领域集中在新能源汽车和城市轨道交通等方面。

  3)传统电力系统。飞轮储能技术应用于传统电力系统，其能够较好地调节有功功率，削峰填谷，增大功率因数，稳定电压和频率，并对改善电能质量和稳定负荷拥有非常良好的作用。暂态稳定性问题一直是电力系统稳定运行和分析的重点，依靠飞轮储能的瞬时功率大、响应迅速、充放电完成时间短等特点，投入到电力系统中，能快速主动地参与电力系统动态过程，消除扰动并缩短暂态过程，尽可能的避免了电压崩溃、低频振荡等危险状况的出现，为电力系统恢复到稳定运行起到了积极作用。

  4)微网。目前，微网(Microgrid)作为一个小型发配电系统，可以在一定程度上完成自我监控、自我调节，既可以并网运行，也能独立运行。因此，相对于传统大电网而言，微网由于分布式电源多、位置灵活、分散等特点，需要有储能系统的支撑做保障。在微网能量充足时，飞轮储能系统将多余的能量存储起来，稳定端电压;当微网出现故障，或出现功率性缺额现象时，将存储的能量释放出去，增强了局部供电可靠性，维持了微网的频率稳定。

  5)可再次生产的能源的并网。飞轮储能技术的一个关键应用领域是可再次生产的能源的并网。当前，风力发电、光伏发电等新能源因为清洁、巨量、可再生等优点，受到慢慢的变多的关注。但是由于风光等可再次生产的能源自身的间歇性和波动性，并网后增大了电网的冲击，对电力系统的安全稳定运行造成了一定的影响。而飞轮储能系统作为一个可灵活调控的有功源，能稳定并网频率和电压，减小可再次生产的能源的波动性，削峰填谷，降低对电网的冲击，有效地改善可再次生产的能源并网过程中产生的电能质量上的问题，确保安全性和可靠性。

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