第1.2节：飞轮储能技术的基本概念与发展历程

第1章

第1.2节：飞轮储能技术的基本概念与发展历程

飞轮储能技术（Flywheel Energy Storage, FES）是一种通过物理方式实现电能与机械动能之间高效、快速、双向转换的储能技术。其核心思想源远流长，但现代飞轮储能系统则是精密机械工程、先进材料科学、电力电子技术及现代控制理论高度融合的结晶。它不再是一个简单的旋转质量块，而是一个集成了高速转子、磁悬浮轴承、真空容器、高效电机/发电机和功率变换器的复杂机电一体化系统。随着新型电力系统对快速频率调节和转动惯量的迫切需求，飞轮储能凭借其毫秒级响应、千万次循环寿命及高功率密度等独特优势，正从特种应用走向电网级规模部署，成为支撑能源转型的关键功率型储能技术之一。

1.2.1 飞轮储能技术的定义与基本工作原理

飞轮储能系统在物理本质上是一个旋转的动能电池。其工作的核心在于能量形态的转换：在电力富余或需要充电时，系统作为电动机运行，驱动飞轮转子加速，将输入的电能转化为转子旋转的动能存储起来；在需要放电时，系统则作为发电机运行，飞轮转子减速，将存储的动能重新转化为电能输出给电网或负载。

飞轮储存的能量值是其技术能力的根本，由转子的转动惯量和旋转角速度共同决定，其定量关系由以下经典物理公式描述：
E=12Jω2E = \frac{1}{2} J \omega^2