葛举生，王培红

（东南大学 能源与环境学院，南京 210096）

飞轮储能系统（FESS）又称飞轮电池［1]，早在20世纪50年代就有人提出了利用高速旋转的飞轮来储存能量、并将其用于电动汽车的设想，但由于当时技术条件的限制，一直未取得突破性的进展。20世纪90年代以来，随着新材料和电力电子技术的飞速进步，飞轮储能及其应用也取得了重要进展，特别是高性能永磁材料、高温超导磁悬浮技术以及真空技术的进展，极大降低了飞轮转子的摩擦损耗和风损耗；高强度碳纤维复合材料的运用，飞轮允许的线速度可达到1 000m／s，极大提升了飞轮储能系统的储能密度；电力电子技术的新发展，使飞轮电机与电网之间灵活的能量转换成为可能。作为储能技术之一的飞轮储能，由于其寿命长、储能密度大、能量转换率高、不受充放电次数限制、安装维护方便以及对环境危害小等优点，已经开始越来越广泛地应用于国内外的许多行业中。

1 结构和原理

飞轮储能系统作为一种机电能量转换和储存装置，主要包括飞轮、电动机／发电机和电力转换器3个核心部分，见图1。飞轮储能系统充电时，从外界输入的电能驱动电动机转动，电动机带动飞轮旋转，将电能转化为飞轮的动能储存起来；放电时，用飞轮带动发电机旋转，通过发电机将飞轮的动能转化为电能，再通过电力转换器转化成外部负载所需要的各种频率、电压等级的电能。典型的飞轮储能系统包括飞轮、轴承、电机、电力电子变换器和真空容器等，见图2。……