⑴ 走進飛輪儲能系統
一、飛輪儲能系統是什麼。
指利用電動機帶動飛輪高速旋轉，將電能轉化成動能儲存起來，在需要的時候再用飛輪帶動發電機發電的儲能方式。飛輪儲能系統主要包括轉子系統、軸承系統和轉換能量系統三個部分構成。另外還有一些支持系統， 如真空、深冷、外殼和控制系統。基本結構如圖所示。
飛輪儲能裝置中有一個內置電機，它既是電動機也是發電機。在充電時，它作為電動機給飛輪加速；當放電時，它又作為發電機給外設供電，此時飛輪的轉速不斷下降；而當飛輪空閑運轉時，整個裝置則以最小損耗運行。
飛輪儲能器中沒有任何化學活性物質，也沒有任何化學反應發生。旋轉時的飛輪是純粹的機械運動，飛輪在轉動時的動能為：E =1/2Jω^2
式中： J為飛輪的轉動慣量，ω為飛輪旋轉的角速度.
由於在實際工作中，飛輪的轉速可達40000～500000r/min，一般金屬製成的飛輪無法承受這樣高的轉速，所以飛輪一般都採用碳纖維製成，既輕又強，進一步減少了整個系統的重量，同時，為了減少充放電過程中的能量損耗（主要是摩擦力損耗），電機和飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機械摩擦；同時將飛輪和電機放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣飛輪電池的凈效率（輸入輸出）可以達到95%左右。
二、國內外飛輪儲能系統研究的現狀、發展及未來
飛輪電池是90年代提出的新概念電池，它突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能，由於是電能和機械能的相互轉化，不會造成污染。 飛輪儲能電池最初只是想將其應用在電動汽車上，但限於當時的技術水平，並沒有得到發展。直到上世紀90年代由於電路拓撲思想的發展，碳纖維材料的廣泛應用，以及全世界范圍對污染的重視，這種新型電池又得到了高速發展，並且伴隨著磁軸承技術的發展，這種電池顯示出更加廣闊的應用前景，現正迅速地從實驗室走向社會。
縱觀歐美國家的現狀，在汽車行業中，美國飛輪系統公司（AFS）就生產出了以克萊斯勒LHS轎車為原形的飛輪電池轎車AFS20；在火車方面，德國西門子公司已研製出長1.5m，寬0.75m的飛輪電池，可提供3MW的功率，同時，可儲存30%的剎車能；在軍用設備上，美國已經開始嘗試使用飛輪裝置，尤其是大型混能牽引機車上，美國國防部預測未來的戰斗車輛在通信、武器和防護系統等方面都廣泛需要電能，飛輪電池由於其快速的充放電，獨立而穩定的能量輸出，重量輕，能使車輛工作處於最優狀態，減少車輛的雜訊（戰斗中非常重要），提高車輛的加速性能等優點，已成為美國軍方首要考慮的儲能裝置；在太空方面，由於飛輪儲能裝置的儲能密度很大，並且隨著材料學和磁懸浮軸承技術的不斷發展，在衛星上使用的飛輪儲能裝置甚至小到可以裝進衛星壁中，而且飛輪儲能裝置運行的時候損耗很小，基本上不用維護，這就使得飛輪技術不斷應用於衛星裝置和太空空間站的太陽能儲能電池中作為它們的能量供應中心來使用，同時飛輪還可以用於衛星的姿態控制中。
根據市場研究公司Research and Markets最新發布的報告，從2010年到2014年，全球飛輪儲能市場的年復合增長率將達到12%。不過，國內飛輪儲能市場開始發力也只有3、4年時間。美國、德國、日本等發達國家對飛輪儲能技術的開發和應用比較多。歐洲的法國國家科研中心、德國的物理高技術研究所、義大利的SISE均正開展高溫超導磁懸浮軸承的飛輪儲能系統研究。飛輪儲能的研究主要著力於研發提高能量密度的復合材料技術和超導磁懸浮技術。其中超導磁懸浮是降低損耗的主要方法，而復合材料能夠提高儲能密度，降低系統體積和重量。2014年9月16日國內第一台飛輪200千瓦工業化磁飛輪調試成功，各項實驗測試指標均達良好，飛輪運行正常，性能安全可靠。專家評價，這項具有完全知識產權的儲能技術和產品填補了國內科技和市場的空白。
目前已有機構在積極開發混合電動車（HEV）用的飛輪電池系統。其主要作用：A)穩定主動力源的功率輸出。在混合動力汽車起步、爬坡和加速時，飛輪電池能夠快速、大能量的放電，為主動力源提供輔助動力，並減少主動力源的動力輸出損耗。B)提高能量回收的效率。在混合動力電動汽車下坡、滑行和制動時，飛輪電池能夠快速、大量的存儲動能，充電速度不受「活性物質」化學反應速度的影響，可提高再生制動時能量回收的效率。飛輪儲能用於HEV，存在的主要問題是如何盡可能減輕飛輪的陀螺效應以及提高飛輪的工作效率。對應同等級別的汽車，安裝飛輪儲能系統後，可以採用相對小的發動機來提供動力，實現節能和減排的目的。最近國家工業和信息化部發布《新能源汽車生產企業及產品准入管理規則》時，特別將高效儲能器作為解決新能源途徑之一寫入了規則，作為高效儲能器的代表，飛輪儲能在汽車上應用有著巨大潛力。據稱，飛輪電池比能呈可達150W •h/kg，比功率達5000-10000W/kg，使用壽命長達25年，可供電動汽車行駛500萬公里。
飛輪儲能技術看似很神秘，其實與人們生活密切相關，比如地鐵列車進出站時的能量轉換，列車進站剎車時將多餘能量輸入飛輪，列車出站提速時需要能量，飛輪將能量輸出，這個系統可為地鐵節省20%左右的能量消耗。飛輪技術在我國仍處在研發階段，而國際發達國家已有幾十年的發展歷史，在諸多領域獲得應用，如F1賽車能量回收、軌道牽引能量回收、微電網調壓及並網，超低溫余熱回收利用、應急UPS電源、高速離心風機等。
三、飛輪儲能系統的優點
飛輪儲能技術是目前最有發展前途的儲能技術之一。相比鋰電池、鉛酸電池，飛輪儲能具有諸多優點：
1、儲能密度大。儲能密度可達100～200wh/kg，功率密度可達5000～10000w/kg
2、效率高。工作效率高達百分之95
3、維護成本低。運行的時候損耗很小，基本上不用維護
4、壽命長。不受重復深度放電影響，設計壽命20年以上，磁懸浮軸承和真空環境使機械損耗可以被忽略，系統維護周期長
5、無雜訊。
6、環境污染小，對周圍環境幾乎沒有影響。
不受地理環境限制等，是目前最有發展前途的儲能技術之一。
四、飛輪儲能系統的缺點
能量密度不夠高，能量釋放只能維持較短時間，一般只有幾十秒鍾。自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個小時內就會自行耗盡。Active Power公司的飛輪儲能系統單位模塊輸出250千瓦，待機損耗為2.5千瓦，因此有些數據稱其效率為99%。但這是有條件的。只有在迅速用掉的情況下才有這么高的效率。如果自放電的話，效率**降低。例如，幾萬轉高速飛輪系統損耗在100瓦左右，1千瓦時的系統只能維持10小時的自放電。因此，飛輪儲能最適合高功率、短時間放電或頻繁充放電的儲能需求。
五、飛輪儲能系統目前使用的領域
由於技術和材料價格的限制，飛輪電池的價格相對較高，在小型場合還無法體現其優勢。但在下列一些需大型儲能裝置的場合，使用化學電池的價格也非常昂貴，飛輪電池已得到逐步應用。
1、太空 包括人造衛星、飛船、空間站，飛輪電池一次充電可以提供同重量化學電池兩倍的功率，同負載的使用時間為化學電池的3～10倍。同時，因為它的轉速是可測可控的，故可以隨時查看電能的多少。美國太空總署已在空間站安裝了48個飛輪電池，聯合在一起可提供超過150KW的電能。據估計相比化學電池，可節約200萬美元左右。
2、交通運輸 包括火車和汽車，這種車輛採用內燃機和電機混合推動，飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應用於混合能量推動的車輛中。車輛在正常行使時和剎車制動時，給飛輪電池充電，飛輪電池則在加速或爬坡時，給車輛提供動力，保證車輛運行在一種平穩、最優的狀態下的轉速，可減少燃料消耗，空氣和雜訊污染，發動機的維護，延長發動機的壽命。美國TEXAS大學已研製出一汽車用飛輪電池，電池在車輛需要時，可提供150KW的能量，能加速滿載車輛到100Km/h。
在2010美國勒芒系列賽最後一輪中，保時捷911GT3混合動力賽車首次正式使用了該項技術（該車成績在比賽中排名中游）。911 GT3是保時捷第一輛混合動力賽車，它是918 Spyder混合動力車的前身，飛輪技術在不犧牲速度和敏捷性的前提下，讓汽車更有效率，這是一個令人振奮的進步——保時捷918 Spyder混合動力車有500加馬力的全輪驅動，僅需3.2秒即能將速度從0提至62英里每秒。保時捷公司表示，已有900名准買家簽約購買該車。
3、不間斷電源 飛輪電池可提供高可靠的穩定電源，可提供幾秒到幾分鍾的電能，這段時間足已保證工廠進行電源切換。德國GmbH 公司製造了一種使用飛輪電池的UPS，在5s內可提供或吸收5MW的電能。國外數據表明，在UPS應用中，飛輪儲能正在逐步取代鉛酸蓄電池，成為主流技術。
4、軍用戰斗車輛
作為一種新興的儲能方式，飛輪電池所擁有傳統化學電池無法比擬的優點已被人們廣泛認同，它非常符合未來儲能技術的發展方向。飛輪電池除了上面介紹的應用領域以外，也正在向小型化、低廉化的方向發展。最可能出現的是手機電池。可以預見，伴隨著技術和材料學的進步，飛輪電池將在未來的各行各業中發揮重要的作用。
關於微控新能源
深圳微控新能源技術有限公司（簡稱微控或微控新能源）是全球物理儲能技術領航者。公司全球總部位於深圳，業務覆蓋北美、歐洲、亞洲、拉美等地區，憑借「安全、可靠、高效」的全球領先的磁懸浮能源技術，產品與服務廣泛受到華為、GE、ABB、西門子、愛默生等眾多世界500強企業的信賴。
面向未來能源「更清潔、高密度、數字化」的三大趨勢，公司持續致力於為戰略性新興產業提供能源運輸、儲存、回收、數據化管理提供系統解決方案。
⑵ 科普儲能之飛輪儲能知識點
為了讓大家更加全面清楚的了解儲能，我特意開設了科普小課堂，每一期都會講一些關於儲能的小知識點，歡迎大家關注北極星儲能網微信哦！本期的主題是儲能中的飛輪儲能。與其他形式的儲能技術相比，飛輪儲能具有使用壽命長、儲能密度高、不受充放電次數限制、安裝維護方便、對環境危害小等優點，因此得到廣泛的應用。
知識點1：飛輪儲能原理
飛輪儲能的工作原理即在電力富裕條件下，由電能驅動飛輪到高速旋轉，電能轉變為機械能儲存;當系統需要時，飛輪減速，電動機作發電機運行，將飛輪動能轉換成電能，供用戶使用。飛輪儲能通過轉子的加速和減速，實現電能的存入和釋放。
知識點2：飛輪儲能結構
飛輪儲能系統基本的結構包括以下五個組成部分：
飛輪輪子：
一般為高強度復合纖維材料組成，通過一定的繞線方式纏繞在與電機轉子一體的金屬輪毅上。
軸承：
利用永磁軸承、電磁軸承、超導懸浮軸承或其他低摩擦功耗軸承支承飛輪，並採用機械保護軸承。
電動發電機：
一般為直流永磁無刷同步電動發電互逆式雙向電機。
電力轉換器：
它是輸入電能轉化為直流電供給電機，輸出電能進行調頻、整流後供給負載的關鍵部件。
真空室：
為減少風損、防止高速旋轉的飛輪發生安全事故，飛輪系統放置與高真空密封保護套筒內。
知識點3：飛輪儲能優點
作為一種新型的物理儲能方式，飛輪儲能與傳統化學電池相比，具備有以下優點：
1)充放電迅速。
從收到電網側的調節信號到飛輪儲能系統做出反應，時間極短，並且在之後數分鍾時間內能夠完成整個系統的充/放電過程，符合電網的短時響應與調節需求，相比於蓄電池、抽水蓄能、壓縮空氣等，具有較快的充/放電時間。
2)工作效率高。
一般的飛輪儲能系統工作效率可以達到90%左右，相比於抽水蓄能的60%以及蓄電池儲能的70%，具有明顯的優勢，而且採用磁懸浮軸承的飛輪儲能系統，其工作效率更高，接近95%。
3)使用壽命長。
飛輪儲能系統雖價格昂貴，但是設計良好，其年平均維護費用極低，充放電次數明顯優於蓄電池儲能等，其達到了百萬數量級，且一般免維護的時間是在10a以上。
4)環保無污染。
由於機械儲能的緣故，飛輪儲能不會排放出污染環境的物質，其是一種環境友好型的綠色儲能技術。此外，飛輪儲能系統還具有模塊性、建設時間短、事故後果影響低等優點。
知識點4：飛輪儲能應 用
飛輪儲能技術的應用主要集中在儲能和峰值動力使用2大類，具體應用體現在以下幾方面：
1)UPS不間斷電源。
不間斷電源(UPS)是一種利用儲能裝置向負載提供高質量電能的設備，在醫療設備、通信、計算機系統領域有著廣泛的應用。目前UPS逐漸傾向於使用飛輪儲能裝置等新型儲能設備，既減少了環境污染，延長了使用壽命，同時也提高了工作效率。
2)節能。
能源利用率一直是我們比較關注的話題，節能已經得到廣泛的共識。傳統的機械裝置，進行機械制動後能量被轉化為熱能而流失，造成了一定程度上的浪費，降低了能源的使用效率。因此，通過飛輪儲能裝置把這部分能量轉化為動能存儲起來，在需要的時候，輸出到系統中，可以減少能量損失，提高能量的利用率，目前主要的應用領域集中在新能源汽車和城市軌道交通等方面。
3)傳統電力系統。
飛輪儲能技術應用於傳統電力系統，其能夠較好地調節有功功率，削峰填谷，增大功率因數，穩定電壓和頻率，並對改善電能質量和穩定負荷具有良好的作用。暫態穩定性問題一直是電力系統穩定運行和分析的重點，依靠飛輪儲能的瞬時功率大、響應迅速、充放電完成時間短等特點，投入到電力系統中，能夠快速主動地參與電力系統動態過程，消除擾動並縮短暫態過程，盡量避免了電壓崩潰、低頻振盪等危險狀況的出現，為電力系統恢復到穩定運行起到了積極作用。
4)微網。
目前，微網(Microgrid)作為一個小型發配電系統，能夠實現自我監控、自我調節，既可以並網運行，也能獨立運行。因此，相對於傳統大電網而言，微網由於分布式電源多、位置靈活、分散等特點，需要有儲能系統的支撐做保障。在微網能量充足時，飛輪儲能系統將多餘的能量存儲起來，穩定端電壓;當微網發生故障，或出現功率性缺額現象時，將存儲的能量釋放出去，增強了局部供電可靠性，維持了微網的頻率穩定。
5)可再生能源的並網。
飛輪儲能技術的一個關鍵應用領域是可再生能源的並網。當前，風力發電、光伏發電等新能源因為清潔、巨量、可再生等優點，受到越來越多的關注。但是由於風光等可再生能源自身的間歇性和波動性，並網後增大了電網的沖擊，對電力系統的安全穩定運行造成了一定的影響。而飛輪儲能系統作為一個可靈活調控的有功源，能穩定並網頻率和電壓，減小可再生能源的波動性，削峰填谷，降低對電網的沖擊，有效地改善可再生能源並網過程中產生的電能質量問題，確保安全性和可靠性。
關於微控新能源
深圳微控新能源技術有限公司（簡稱微控或微控新能源）是全球物理儲能技術領航者。公司全球總部位於深圳，業務覆蓋北美、歐洲、亞洲、拉美等地區，憑借「安全、可靠、高效」的全球領先的磁懸浮能源技術，產品與服務廣泛受到華為、GE、ABB、西門子、愛默生等眾多世界500強企業的信賴。
面向未來能源「更清潔、高密度、數字化」的三大趨勢，公司持續致力於為戰略性新興產業提供能源運輸、儲存、回收、數據化管理提供系統解決方案。
⑶ 飛輪儲能的原理
飛輪儲能系統是一種機電能量轉換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。
通過電動/發電互逆式雙向電機，電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存，並通過調頻、整流、恆壓與不同類型的負載介面。
在儲能時，電能通過電力轉換器變換後驅動電機運行，電機帶動飛輪加速轉動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉的飛輪體中。
之後，電機維持一個恆定的轉速，直到接收到一個能量釋放的控制信號；釋能時，高速旋轉的飛輪拖動電機發電，經電力轉換器輸出適用於負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統實現了電能的輸入、儲存和輸出過程。
組成結構
飛輪本體是飛輪儲能系統中的核心部件，作用是力求提高轉子的極限角速度，減輕轉子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統的儲能量，多採用碳素纖維材料製作。
軸承系統的性能直接影響飛輪儲能系統的可靠性、效率和壽命。應用的飛輪儲能系統多採用磁懸浮系統，減少電機轉子旋轉時的摩擦，降低機械損耗，提高儲能效率。
⑷ 飛輪電池的工作原理
何謂飛輪儲能電池
飛輪儲能電池系統包括三個核心部分：一個飛輪，電動機—發電機和電力電子變換裝置。
電力電子變換裝置從外部輸入電能驅動電動機旋轉，電動機帶動飛輪旋轉，飛輪儲存動能（機械能），當外部負載需要能量時，用飛輪帶動發電機旋轉，將動能轉化為電能，再通過電力電子變換裝置變成負載所需要的各種頻率、電壓等級的電能，以滿足不同的需求。由於輸入、輸出是彼此獨立的，設計時常將電動機和發電機用一台電機來實現，輸入輸出變換器也合並成一個，這樣就可以大大減少系統的大小和重量。同時由於在實際工作中，飛輪的轉速可達40000～50000r/min，一般金屬製成的飛輪無法承受這樣高的轉速，所以飛輪一般都採用碳纖維製成，既輕又強，進一步減少了整個系統的重量，同時，為了減少充放電過程中的能量損耗（主要是摩擦力損耗），電機和飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機械摩擦；同時將飛輪和電機放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣飛輪電池的凈效率（輸入輸出）達95%左右。
實際使用的飛輪裝置中，主要包括以下部件：飛輪、軸、軸承、電機、真空容器和電力電子變換器。飛輪是整個電池裝置的核心部件，它直接決定了整個裝置的儲能多少，它儲存的能量由公式E=1/2jω^2決定。式中j為飛輪的轉動慣量，與飛輪的形狀和重量有關；ω為飛輪的旋轉角速度。
電力電子變換器通常是由MOSFET和IGBT組成的雙向逆變器，它們的原理不再敘述，它們決定了飛輪裝置能量輸入輸出量的大小。
⑸ 飛輪儲能電池第一次使用如何產生電能
首先了解一下飛輪儲能的原理，就能明白第一次怎麼使用了。
飛輪儲能實際就是一台發電機/電動機加一個質量巨大的輪子。通過輪子高速旋轉來儲能，E=MV2，第一次肯定要充電階段，也就是外接電源通過電動機使輪子動起來，速度越快越快，能量也就存進去了。然後儲能階段，斷開電源後，輪子繼續高速定速旋轉，高技術解決了摩擦損耗的問題，基本不會損失動能。最後就是放電，輪子帶動發電機旋轉發電，動能慢慢釋放，速度減小，最後釋放完畢，飛輪就靜止了，這就是飛輪的一個充放電過程。
也就是說第一次使用，肯定要先充電，不然是不能產生電能的。其實所有的蓄電池都是要先充電的。
⑹ 飛輪電池的優缺點
飛輪電池兼顧了化學電池、燃料電池和超導電池等儲能裝置的諸多優點，主要表如下幾個方面：
(1)能量密度高：儲能密度可達100～200wh/kg，功率密度可達5000～l0000w/kg。
(2)能量轉換效率高：工作效率高達百分之90。
(3)體積小、重量輕：飛輪直徑約二十多厘米，總重在十幾千克左右。
(4)工作溫度范圍寬：對環境溫度沒有嚴格要求。
(5)使用壽命長：不受重復深度放電影響，能夠循環幾百萬次運行，預期壽命20年以上。
(6)低損耗、低維護：磁懸浮軸承和真空環境使機械損耗可以被忽略，系統維護周期長。 （1)由於在實際工作中，飛輪的轉速可達40000～50000r/min，一般金屬製成的飛輪無法承受這樣高的轉速，容易解體，所以飛輪一般都採用碳纖維製成，製造飛輪的碳纖維材料目前還很貴，成本比較高。
（2)飛輪一旦充電，就會不停轉動下去。當我不用電時，飛輪還在那裡轉動，浪費了能量。例如給一輛飛輪電池汽車充電後，該汽車可以行駛三小時，汽車走了兩個小時後，車主需要就餐半小時，那麼，這半小時，飛輪就在那裡白白轉動。不過，也有人說，飛輪空轉時，由於沒有負載，能量損失不會太大，比目前存放一段時間不用的蓄電池損失的能量還要小。如果靜止不動，幾乎沒有能量損失。解決的辦法：給飛輪電池配備化學充電電池，當不需要用電時，可把飛輪轉動的電能充進化學電池中。但是給飛輪電池配備化學電池帶來的問題是，增加了汽車或設備的重量。
⑺ 飛輪儲能
飛輪儲能是指利用電動機帶動飛輪高速旋轉，在需要的時候再用飛輪帶動發電機發電的儲能方式。技術特點是高功率密度、長壽命。
飛輪儲能簡介飛輪儲能思想早在一百年前就有人提出，但是由於當時技術條件的制約，在很長時間內都沒有突破。直到20世紀60~70年代，才由美國宇航局(NASA)Glenn研究中心開始把飛輪作為蓄能電池應用在衛星上。到了90年代後，由於在以下3個方面取得了突破，給飛輪儲能技術帶來了更大的發展空間。
(1) 高強度碳素纖維復合材料(抗拉強度高達8．27GPa)的出現，大大增加了單位質量中的動能儲量。
(2) 磁懸浮技術和高溫超導技術的研究進展迅速，利用磁懸浮和真空技術，使飛輪轉子的摩擦損耗和風損耗都降到了最低限度。
(3) 電力電子技術的新進展，如電動/發電機及電力轉換技術的突破，為飛輪儲存的動能與電能之間的交換提供了先進的手段。儲能飛輪是種高科技機電一體化產品，它在航空航天(衛星儲能電池，綜合動力和姿態控制)、軍事(大功率電磁炮)、電力(電力調峰)、通(UPS)、汽車工業(電動汽車)等領域有廣闊的應用前景。
飛輪儲能工作原理飛輪儲能系統是一種機電能量轉換的儲能裝置，突破了化學電池的局限，用物理方法實現儲能。通過電動/發電互逆式雙向電機，電能與高速運轉飛輪的機械動能之間的相互轉換與儲存，並通過調頻、整流、恆壓與不同類型的負載介面。
在儲能時，電能通過電力轉換器變換後驅動電機運行，電機帶動飛輪加速轉動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機械能轉換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉的飛輪體中；之後，電機維持一個恆定的轉速，直到接收到一個能量釋放的控制信號；釋能時，高速旋轉的飛輪拖動電機發電，經電力轉換器輸出適用於負載的電流與電壓，完成機械能到電能轉換的釋放能量過程。整個飛輪儲能系統實現了電能的輸入、儲存和輸出過程。
飛輪儲能組成結構飛輪本體是飛輪儲能系統中的核心部件，作用是力求提高轉子的極限角速度，減輕轉子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統的儲能量，目前多採用碳素纖維材料製作。
軸承系統的性能直接影響飛輪儲能系統的可靠性、效率和壽命。目前應用的飛輪儲能系統多採用磁懸浮系統，減少電機轉子旋轉時的摩擦，降低機械損耗，提高儲能效率。
飛輪儲能系統的機械能與電能之間的轉換是以電動/發電機及其控制為核心實現的，電動/發電機集成一個部件，在儲能時，作為電動機運行，由外界電能驅動電動機，帶動飛輪轉子加速旋轉至設定的某一轉速；在釋能時，電機又作為發電機運行，向外輸出電能，此時飛輪轉速不斷下降。顯然，低損耗、高效率的電動/發電機是能量高效傳遞的關鍵。
電力轉換裝置是為了提高飛輪儲能系統的靈活性和可控性，並將輸出電能變換(調頻、整流或恆壓等)為滿足負荷供電要求的電能。
真空室的主要作用是提供真空環境，降低電機運行時的風阻損耗。
飛輪儲能系統主要包括轉子系統、軸承系統和轉換能量系統三個部分構成。另外還有一些支持系統， 如真空、深冷、外殼和控制系統。
1、轉子系統
飛輪轉動時動能與飛輪的轉動慣量成正比。而飛輪的轉動慣量又正比於飛輪直徑的2次方和飛輪的質量（J=(0.5~1)*M*R^2,飛輪質量分布均勻時取0.5，質量完全集中在邊緣時取1）。當過於龐大、沉重的飛輪在高速旋轉時，會受到極大的離心力作用，往往超過飛輪材料的極限強度，很不安全。因此，用增大飛輪轉動慣量的方法來增加飛輪的動能是有限的。
2、軸承系統
支撐轉子的軸承，支撐轉子運動，降低摩擦阻力，使整個裝置則以最小損耗運行。3、轉換能量系統
飛輪儲能裝置中有一個內置電機，它既是電動機也是發電機。在充電時，它作為電動機給飛輪加速；當放電時，它又作為發電機給外設供電，此時飛輪的轉速不斷下降；而當飛輪空閑運轉時，整個裝置則以最小損耗運行。
飛輪儲能器中沒有任何化學活性物質，也沒有任何化學反應發生。旋轉時的飛輪是純粹的機械運動，飛輪在轉動時的動能為：
E =1/2Jω/2，式中： J為飛輪的轉動慣量，ω為飛輪旋轉的角速度.
飛輪儲能的技術優勢是技術成熟度高、充放電次數無限以及無污染等特性。飛輪儲能的能量密度不夠高、自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個小時內就會自行耗盡。適用於電網調頻和電能質量保障。
飛輪儲能應用
1、免蓄電池磁懸浮飛輪儲能UPS
(1)在市電輸入正常，或者在市電輸入偏低或偏高(一定范圍內)的情況下，UPS通過其內部的有源動態濾波器對市電進行穩壓和濾波，保證向負載設備提供高品質的電力保障，同時對飛輪儲能裝置進行充電，UPS利用內置的飛輪儲能裝置儲存能量。
(2)在市電輸入質量無法滿足UPS正常運行要求，或者在市電輸入中斷的情況下，UPS將儲存在飛輪儲能裝置里的機械能轉化為電能，繼續向負載設備提供高品質並且不間斷的電力保障。
(3)在UPS內部出現問題影響工作的情況下，UPS通過其內部的靜態開關切換到旁路模式，由市電直接向負載設備提供不問斷的電力保障。
(4)在市電輸入恢復供電，或者在市電輸入質量恢復到滿足UPS正常運行要求的情況下，則立即切換到市電通過UPS供電的模式，繼續向負載設備提供高品質並且不間斷的電力保障，並且繼續對飛輪儲能裝置進行充電。
2、電動汽車電池
目前隨著環境保護意識的提高以及全球能源的供需矛盾，開發節能及採用替代能源的環保型汽車，以減少對環境的污染，是當今世界汽車產業發展的一個重要趨勢。汽車製造行業紛紛把目光轉向電動汽車的研製。能找到儲能密度大、充電時間短、價格適宜的新型電池，是電動汽車能否擁有更大的機動性並與汽油車一爭高下的關鍵，而飛輪電池具有清潔、高效、充放電迅捷、不污染環境等特點而受到汽車行業的廣泛重視。預計21世紀飛輪電池將會是電動汽車行業的研究熱點。3、不間斷電源
不間斷電源由於能確保不間斷供電和保證供電質量而在通訊樞紐、國防指揮中心、工業生產控制中心等地方得到廣泛使用目前不問斷電源由整流器、逆變器、靜態開關和蓄電池組等組成。但目前蓄電池通常都存在對工作溫度、工作濕度、輸入電壓、以及放電深度等條件要求．同時蓄電池也不允許頻繁的關閉和開啟。而飛輪具有大儲能量、高儲能密度、充電快捷、充放電次數無限等優點，因此在不間斷電源系統領域有良好的應用前景。4、風力發電系統不間斷供電
風力發電由於風速不穩定，給風力發電用戶在使用上帶來了困難。傳統的做法是安裝柴油發電機，但由於柴油機本身的特殊要求，在啟動後30分鍾內才能停止。而風力常常間斷數秒，數分鍾。不僅柴油機組頻繁啟動，影響使用壽命；而且風機重啟動後柴油機同時作用，會造成電能過剩。考慮到飛輪儲能的能量大。充電快捷，因此，國外不少科研機構已將儲能飛輪引入風力發電系統。美國將飛輪引入風力發電系統，實現全程調峰，飛輪機組的發電功率為300KW，大容量儲能飛輪的儲能為277KW每小時。5、大功率脈沖放電電源
為了避免運載火箭只能使用一次的巨大浪費和減少大氣污染，美國正在研究一種磁懸浮直線電動機托架（又名太空電梯）來發射太空梭，這需要功率巨大、但放電時間非常短促的電源，所以專門減少一個容量巨大的店裡系統提供能量，顯然是不合理的。而採用飛輪儲能系統，可以實現這一點。飛輪儲能簡介 飛輪儲能工作原理 飛輪儲能組成結構 飛輪儲能應用 @2019
⑻ 飛輪儲能系統有什麼優點
大家應該見過拖拉機的單缸發動機，側面都有一個大大的鐵盤子，這個就是飛輪，可以利用高速旋轉的慣性能量穩定發動機轉速，獲得平穩動力輸出。
但如今有人想把這個大飛輪用在電動車上，當然，作用不是穩定動力輸出，而是看中了它的儲能特性。
有外媒報道，倫敦大學城市學院與Dynamic Boosting Systems公司合作研發了一項飛輪儲能裝置，即飛輪電池，可以為電動車供電。
你可以把它理解為這就是一個機械電池
簡單來說就是通過電動/發電互逆式雙向電機，以物理的方式實現電能與飛輪機械動能之間的相互轉換和儲存。而我們常說的鋰電池屬於化學電池，將化學能與電能相互轉化。
它的結構也不算復雜，典型的飛輪儲能系統由飛輪本體、軸承、雙向電機、電力轉換器和真空室5個主要組件構成。
飛輪本體是飛輪儲能系統的核心部件，作用是力求提高轉子的極限角速度，減輕轉子重量，最大限度地增加飛輪儲能系統的儲能量，多採用碳素纖維材料製作。
雙向電機在儲能時作為電動機運行，由外界回收能量驅動，加速飛輪旋轉，此時電能轉化為動能；在釋能時，電機又轉變為發電機，飛輪帶動電機發電，向驅動電機供電，完成機械能向電能轉化，在這個過程中飛輪轉速會不斷下降。
電力轉換器是為了提高飛輪儲能系統的靈活性和可控性，並將輸出電能通過調頻、整流或恆壓等變換為滿足負荷供電要求的電能。
真空室的主要作用是提供真空環境，降低飛輪旋轉時的風阻損耗。
軸承的性能直接影響飛輪儲能系統的可靠性、效率和壽命。飛輪儲能系統多採用磁懸浮系統，減少電機轉子旋轉時的摩擦，降低機械損耗，提高儲能效率。
聽起來好像很新奇，但其實這項技術早在上世紀八十年代初就已經出現了，當時瑞士Oerlikon工程公司，成功研製出了一輛完全由飛輪驅動的公共汽車。
你可能會好奇，飛輪電池的功率有多大？
在2007年保時捷也曾研究過飛輪電池，並在2009年將這一技術用在了勒芒911 GT3 RHybrid賽車上，當時副駕駛座椅下面安裝了一套飛輪儲能系統，它的重量才103磅（約46.7kg）。
在全速下，飛輪的轉速可以接近4,0000rpm ，16英寸直徑的飛輪可以提供0.2kWh的能量。不要看它容量很小，但功率很大，它可以提供163馬力（約120kW）長達6秒的功率輸出，而且可以頻繁的快速充放電，這為當時的911贏得了不少比賽時間。
因為正常情況下，賽車在激烈駕駛中急加速或急減速都會有極大的功率輸入或輸出，而大功率對化學電池壽命都有極大的損傷，據說在一場24小時的紐伯格林比賽中，電池就要更換三次。
而採用飛輪電池則無需換電池，在無需維護的情況下能夠使用25年，反復充放電100萬次也不會出現損耗。而且可以說它幾乎沒有功率限制，類似超級電容，可以快速充放電。
另外飛輪電池吸收剎車動能的效果也優於化學電池，比如一般車輛減速度只有0.3g，而飛輪電池能讓賽車減速度達到1g，從而減少制動片磨損，同時還能提升25%的燃油效率。一般一場拉力賽普通車型要換2-3此剎車片，而飛輪電池車型只需更換一次。
這些減少的更換次數都可以為比賽贏得大量時間。後來在保時捷918概念車上，也出現過飛輪儲能系統，可以為前橋兩個電機提供2×75kW的額外動力。
可以說飛輪電池在技術上，性能指標上，安全性上，都很適合汽車使用，但為什麼沒有發展起來呢？
還是因為它性價比低，雖然功率大，但容量難以提升，所以不適合用於跑里程的電動車，只適合用於需要大功率的車型，例如跑車、卡車等。
事實上，考慮到飛輪儲能量大，儲能密度高，充電快捷，充放電次數無限，國外不少科研機構已將飛輪儲能引入風力發電系統，即：風力發電機組+內燃機組+飛輪儲能。
例如美國的Vista Tech Engineering，將飛輪引入到風力發電系統，實現全程調峰，飛輪機組的發電功率達到300kW，大容量儲能飛輪的儲能為277kW/h。
而隨著復合材料、磁支撐、動發一體機和多學科優化設計技術的不斷進步，飛輪儲能容量或許能進一步提升，應用於汽車行業前景依然廣闊。