飞轮储能技术是一种通过将飞轮（转子）加速到非常高的速度并将系统中的能量保存为转子的旋转能量（角动能）的能量存储技术。由于能量守恒定律，当飞轮（转子）的速度降低的时候，它会释放出自身储存的旋转能量，从而达到储存和释放能量的作用。
绝大多数的飞轮储能技术是使用电力来加速和减速飞轮的，但是也有一小部分是直接使用机械能。
先进的飞轮储能系统的转子一般是使用高强度碳纤维复合材料制作而成，并使用磁性轴承悬挂系统，让整个转子在真空中以20000~50000转/分钟的速度高速旋转。
飞轮储能系统最大的优点就是它的充能速度极快，可以在几分钟之内将转子的速度提升到最大，达到其储能容量上限。
飞轮储能系统的结构
一个典型的飞轮储能系统中会包括一个存储能量的飞轮，飞轮是通过电动机/发电机的滚动轴承支撑的。为了减少摩擦力和能量损失，飞轮和电动机/发电机一般会别封闭在真空室中。
飞轮转子的材料一般是有复合材料支撑的，有的也采用高性能钢。
因为飞轮的一个设计要求就是具有非常高的抗拉强度，抗拉强度越大，飞轮就越坚固，飞轮越坚固，飞轮的转速就越快，飞轮转速越快，整个飞轮储能系统存储的能量就越多。
第一代的飞轮储能系统中的滚动轴承一般就是机械轴承，缺点就是会产生磨损，需要更多的维护。
而新一代的飞轮储能系统中的滚动轴承采用的是磁性轴承，可以让轴承悬浮起来工作。在未来还可以会采用室温超导体来作为滚动轴承，这样就能够进一步的降低损耗和提升性能了。
飞轮储能系统的优点
和其他电力储存技术相比，飞轮储能系统具有如下优点：
1、使用寿命非常长
新一代的飞轮储能系统一般采用的是磁性轴承，这使得飞轮储能系统能够稳定工作数十年，几乎不需要进行维护。
2、储能充电次数多
一般锂电池的充电次数只有几千次，但是飞轮储能系统的充电次数可以达到10万~100万次以上。
3、能量密度高
飞轮储能技术具有非常高的能量密度，大约为100–130W·h/kg，或360–500kJ/kg。
4、非常高的最大功率输入/输出
飞轮储能系统具有很快速的充电速度，目前一个典型的飞轮储能系统容量范围大约为3kWh至133kWh，它可以在15分钟完成充能。同时能够在很短的时间内将这些能量全部释放。
比如福特级航空母舰的飞机弹射器就是采用的飞轮储能系统，它能够在45秒内储存大约122MJ(34kWh)的能量，并在2~3秒内将这些能量全部释放。
5、不受温度影响
大家都知道随着温度的降低，锂电池能存储的电能就会大大的降低，但是飞轮储能系统却不会发生这样的情况，它可以在更广泛的温度范围内工作。
6、能量效率比较高
飞轮储能系统的能量效率（能量输出/能量输入的比率）能够达到90%，是一种高效的储能技术。
飞轮储能系统的优点还有很多，比如测量剩余能量非常简单，只需要测量转速就知道了。全寿命需要的维护非常少等等。
飞轮储能系统的缺点
飞轮储能技术并不是一个完美的储能技术，目前来说，飞轮储能技术具有如下缺点：
1、机械应力和疲劳极限
当飞轮的速度并不快的时候，机械应力和疲劳极限还好说，毕竟连200年前瓦特制造的蒸汽机中的飞轮结构都能够工作到现在。但是一旦飞轮的速度提升，那么机械的应力和疲劳问题就显得非常重要了，飞轮的一些小的缺陷都可能会导致严重的后果。
2、放电时间短
这个既是飞轮储能技术的优点，但是也是缺点，优点前面已经说了，就是它的最大功率非常大。但是缺点就是放电时间短的话就不适合作为电网的补充，只能作为一个短期能量储存。
3、飞轮储能系统无法小型化
作为一个机械装置，飞轮储能系统无法做到实用性的小型化，因为飞轮储能系统是和转子的重量和转速挂钩的，所以飞轮储能系统不但无法做到小型号，还无法降低它的重量，因为一旦降低，就意味着它储存容量的降低。这也就无形中限制了飞轮储能系统的应用场合。
4、飞轮爆炸的危险
飞轮储能系统的转子会高速旋转，这会带来一定的危险性，特别是当飞轮转速超过它的抗拉强度极限值的时候，飞轮可能会因此而发生破裂。
如果飞轮破裂的话，后果会极为严重，这预示着飞轮储能系统中存储的能量会一次性释放出来，这通常被叫做“飞轮爆炸”，飞轮碎片的速度如同炸弹碎片一半击碎整个系统。
传统的飞轮系统需要放在一个坚固的密封容器中作为基本的安全预防措施，但是这会大大的增加整个飞轮储能系统的总质量。在这个密封系统中，会使用凝胶或者液体来吸收飞轮爆炸中释放的能量。尽管如此，为了进一步降低飞轮爆炸可能产生的危险，很多飞轮储能系统现在会被安装在地下。
飞轮储能技术未来的发展方向
总的来说，飞轮储能系统具有极高的最大功率，这让它和超级电容非常类似，不适合长期能量储存场合，但是很适合短期大能量储存场景。比如高铁的动能回收和释放就采用了飞轮储能技术，航母飞机弹射器也可以采用飞轮储能技术。甚至是未来航天器的发射都可以采用飞轮储能技术。
另外飞轮储能技术的一个方向就是大型化，这一点和我们之前介绍的重力电池非常类似，当飞轮储能技术的飞轮（转子）的质量能够达到几百吨，或者是飞轮储能系统是由非常多的飞轮组成，那么这个飞轮储能系统就能够存储非常多的能量，并且会稳定而缓慢的释放。
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