Flywheel Energy Storage Technology and Prospect of Its Grid-forming Application

TANG Xisheng; LOU Yantao; DAI Xingjian; WANG Taian; SUN Danan; QIU Ming

doi:10.7500/AEPS20240424010

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Flywheel Energy Storage Technology and Prospect of Its Grid-forming Application

Review·Perspective | 更新时间：2025-06-16

- Flywheel Energy Storage Technology and Prospect of Its Grid-forming Application
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 11, Pages: 1-13(2025)
- 作者机构：
  
  1.中国科学院电工研究所，北京市 100190
  2.西安西电电力系统有限公司，陕西省西安市 710065
  3.中国科学院工程热物理研究所，北京市 100190
  4.中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京市 100049
  5.中车株洲电机有限公司，湖南省株洲市 412000
  6.中国电力科学研究院有限公司，北京市 100192
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2023YFB2406300);Joint Funds of National Natural Science Foundation of China(U22B20123)
- DOI：10.7500/AEPS20240424010
  CLC：
- Received：24 April 2024，
  
  Revised：2024-09-27，
  
  Published Online：30 October 2024，
  
  Published：10 June 2025
- 稿件说明：
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唐西胜,娄彦涛,戴兴建等.飞轮储能技术及其构网应用展望[J].电力系统自动化,2025,49(11):1-13.

TANG Xisheng,LOU Yantao,DAI Xingjian,et al.Flywheel Energy Storage Technology and Prospect of Its Grid-forming Application[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):1-13.
唐西胜,娄彦涛,戴兴建等.飞轮储能技术及其构网应用展望[J].电力系统自动化,2025,49(11):1-13. DOI： 10.7500/AEPS20240424010.

TANG Xisheng,LOU Yantao,DAI Xingjian,et al.Flywheel Energy Storage Technology and Prospect of Its Grid-forming Application[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(11):1-13. DOI： 10.7500/AEPS20240424010.

摘要

随着新能源发电及电力电子设备接入电网比例的持续上升，电力系统惯量响应、故障暂态支撑、快速调频调压等构网需求凸显，飞轮储能作为一种短时高功率的物理储能技术，在电力系统快速高频次调节的构网运行中应用前景广阔。文中主要介绍了当前高速飞轮储能技术的发展和应用现状，基于功率、储能量和转速3个核心参量提出了“技术强度”这一飞轮储能的综合性指标，并以此为参考

分析了国内外飞轮储能的技术发展趋势，提出了飞轮储能单机在磁悬浮轴承、高强度转子、真空散热和轴系振动抑制等方面需要重点解决的技术问题，指出飞轮阵列构网运行需要实现集结架构、协同控制与能量管理的优化，并需要提升阵列整体响应能力和暂态特性。

Abstract

With the continuous increase in the proportion of renewable energy generation and power electronic equipment connected to the power grid

the grid-forming demand such as inertia response

fault transient support

rapid frequency and voltage regulation of the power system has become prominent. As a short-term high-power physical energy storage technology

the flywheel energy storage has broad prospects for its application in the grid-forming operation with rapid high-frequency regulation in the power system. This paper mainly introduces the current development and application status of the high-speed flywheel energy storage technology. Based on the three core parameters of power

energy storage capacity

and rotational speed

a comprehensive index of the “technical strength” of flywheel energy storage is proposed. Using the index as a reference

the development trend of flywheel energy storage technology at home and abroad is analyzed. The technical problems that need to be solved in such aspects as magnetic suspension bearings

high-strength rotors

vacuum heat dissipation

and shaft vibration suppression for flywheel energy storage single machines are proposed. It is pointed out that the optimization of assembly architecture

collaborative control and energy management is necessary for the grid-forming operation of flywheel array

and the overall response ability and transient characteristics of the array need to be improved.

关键词

Keywords

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Evaluation of Minimum Inertia Requirement of Power System Considering Source-Load Inertia Characteristics

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