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。

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，并采用機械保護軸承。

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、整流后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。

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，并且在之后數分鐘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，相比于蓄電池、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，相比于抽水蓄能的60%以及蓄電池儲能的70%，具有明顯的優勢，而且采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，充放電次數明顯優于蓄電池儲能等，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。由于機械儲能的緣故，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、事故后果影響低等優點。

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逐漸傾向于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，進行機械制動后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。飛輪儲能技術應用于傳統電力系統，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，并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，消除擾動并縮短暫態過程，盡量避免了電壓崩潰、低頻振蕩等危險狀況的出現，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，既可以并網運行，也能獨立運行。因此，相對于傳統大電網而言，微網由于分布式電源多、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，飛輪儲能系統將多余的能量存儲起來，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)可再生能源的并網。飛輪儲能技術的一個關鍵應用領域是可再生能源的并網。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。但是由于風光等可再生能源自身的間歇性和波動性，并網后增大了電網的沖擊，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，能穩定并網頻率和電壓，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并網過程中產生的電能質量問題，確保安全性和可靠性。