電網調頻應用
電網頻率的變動和偏差，對用戶和原動機的影響和危害是眾所周知的。電網頻率的穩(wěn)定性和準確性，是供電質量的重要指標。為了保證電網的可靠性與有效性，各電網運營部門必須使其區(qū)域的電網頻率非常接近于50赫茲（Hz）。而只有當電力供應能夠滿足負載需求時，電網頻率才能維持在一個穩(wěn)定的水平。因此，電網運營者一直在尋找能夠通過改變發(fā)電容量來滿足負載需求從而使頻率保持穩(wěn)定的方法。
目前，我國主要是通過大型的水電站來進行調頻。他們通過不斷的增加或減少發(fā)電量來響應頻率的變化。但是并不是所有的發(fā)電設備都能夠在這種環(huán)境下可靠的工作。另外，不斷地改變發(fā)電容量也會增加設備磨損、燃料使用、運營費用、能量損失、以及CO2和其他廢物的排放。
在過去的10年內，美國的公司已經把飛輪儲能系統(tǒng)用于電網調頻，并且取得了良好的效果。與傳統(tǒng)的變頻方式相比，利用飛輪儲能調頻具有響應快、噪音小、運營成本低、維護費用低、零CO2溫室氣體、無其他排放物等優(yōu)勢。
飛輪儲能系統(tǒng)，核心部件是一個飛輪轉子，以一種強度高、重量輕的石墨和玻璃纖維復合材料制成，用樹脂膠合。轉子安裝在金屬輪轂和軸上，懸浮在組合使用永磁鐵和電磁鐵的磁性支架上，在幾乎無摩擦的環(huán)境中運行。
裝在軸上的還有一臺獨特的飛輪電動機兼發(fā)電機。當系統(tǒng)處在充電狀態(tài)時，該機器是臺電動機，起著負荷的作用。從市政電網汲取的能量驅動永磁電動機，使轉子旋轉并逐步加速到每分鐘16000轉，能量以動能的方式儲存起來。而當系統(tǒng)收到要求供電的信號、進入放電狀態(tài)時，該機器是臺發(fā)電機，飛旋的轉子以慣性動能驅動它，發(fā)出的電力回饋給電網。因此可以說，這個飛輪系統(tǒng)本身是個能量“電池”，高速轉動時儲存能量，需要時減速即可發(fā)電。
飛輪儲能系統(tǒng)的優(yōu)越性還包括：作為智能電網的一部分，能遙控，能檢測；20年生命周期中完成數十萬次充電-發(fā)電循環(huán)，按無維護操作而設計、建造；不需要燃料，不含危險化學物，避免潛在的地面污染。這些，都使其被譽為真正的可持續(xù)技術解決方案，受到行家的關注。
新能源并網應用
光伏發(fā)電、風力發(fā)電等綠色新能源自身所固有的隨機性、間歇性、不可控性的特點，使得可再生能源電廠不可能像其它傳統(tǒng)電源一樣制定和實施準確的發(fā)電計劃，這給電網的運行調度帶來巨大壓力；同時，可再生能源的大規(guī)模接入所帶來的局部電網無功電壓和頻率問題、電能質量問題等等也不容忽視，會對電網調峰和系統(tǒng)安全運行帶來顯著影響。
目前，我國電力系統(tǒng)煤電比例較高，在部分地區(qū)又主要是調峰能力比較差的供熱機組，核電發(fā)展很快但不能參與調峰，水電、燃氣發(fā)電等調峰性能優(yōu)越的電源所占比例過低，導致現(xiàn)有電力系統(tǒng)接納新能源的能力很弱。我國能源資源所在地多遠離負荷地，不得不實施風電、光電的大規(guī)模集中開發(fā)并遠距離輸送，這進一步加大了電網運行和控制風險。隨著國內新能源發(fā)電規(guī)模的快速擴大，電網與新能源的矛盾越來越突出。
飛輪儲能技術能在很大程度上解決新能源發(fā)電的隨機性、波動性問題，可以實現(xiàn)新能源發(fā)電的平滑輸出，有效調節(jié)新能源發(fā)電引起的電網電壓、頻率及相位的變化，使大規(guī)模風電和太陽能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網，減少溫室氣體排放。
電動汽車應用
目前隨著環(huán)境保護意識的提高以及全球能源的供需矛盾，開發(fā)節(jié)能及采用替代能源的環(huán)保型汽車，以減少對環(huán)境的污染，成為當今世界汽車產業(yè)發(fā)展的一個重要趨勢。汽車制造行業(yè)紛紛把目光轉向電動汽車的研制。能找到儲能密度大、充電時間短、價格適宜的新型電池，是電動汽車能否擁有更大的機動性并與汽油車一爭高下的關鍵。而飛輪電池因具有清潔、高效、充放電迅捷、不污染環(huán)境等特點而受到汽車行業(yè)的廣泛重視。預計21世紀飛輪電池將會是電動汽車行業(yè)的研究熱點。
飛輪電池充電快，放電完全，非常適合應用于混合能量推動的車輛中。
車輛在正常行使時和剎車制動時，給飛輪電池充電；飛輪電池則在加速或爬坡時，給車輛提供動力，保證車輛運行在一種平穩(wěn)、最優(yōu)狀態(tài)下的轉速，可減少燃料消耗、空氣和噪聲污染、并可以減少發(fā)動機的維護，延長發(fā)動機的壽命。
飛輪電池電動汽車利用儲存在隨車飛輪中的機械能驅動汽車前進。它的推進系統(tǒng)由飛輪電池、電機控制器、電機和傳動系統(tǒng)等組成。
飛輪電池實際上是一種機－電能量轉換和儲存裝置。飛輪可以儲存能量，根據飛輪能夠儲存和釋放能量的特性研制的一種機械式蓄電池就是飛輪蓄電池。在飛輪的內部鑲有永久性磁鐵，外殼上裝有感應線圈，這樣飛輪就具有電動機和發(fā)電機的雙重功能。充電時飛輪中的電機以電動機的形式運行，在外接電源的驅動下帶動飛輪旋轉，達到極高的轉速，從而完成電能－機械能轉換的儲能過程；放電時，飛輪中的電機以發(fā)電機的狀態(tài)運行，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能－電能轉換的釋放過程 。
比能量，飛輪電池比鎳氫電池大2－3倍；比功率，飛輪電池高于一般化學蓄電池和內燃機 ，其快速充電可在十八分鐘內完成且能量儲存時間長。既能超快速充電也無化學電他的損壽問題，整個電池的使用壽命遠長于各種化學蓄電池。更重要的是，飛輪為純機械結構，不會像內燃機產生排氣污染，同時也沒有化學蓄電池的化學反應過程，不會引起腐蝕，也無廢料的處理回收問題。
一輛用二十節(jié)直徑為230mm，質量為13.64kg的飛輪電池的汽車，用市電充電需要6小時，快速充電只需15分鐘，一次充電行駛里程可達560公里。
