目前,能源问题成为各国共同关注的焦点问题,依据火电和可再生能源发展存在的问题,提出储能技术。飞轮储能作为一种新型的清洁储能方式,与其他储能方式相比,运行于真空度较高的环境,具有响应速度快、摩擦损耗小、效率高、循环使用寿命长、功率密度大、清洁环保、不受地理环境限制和几乎不需维护等优点。飞轮储能系统中最主要的储能部件是超高速旋转的转子,它的服役条件决定了飞轮系统的安全稳定运行,故而本文的重点是转子的相关研究。本文通过介绍飞轮储能原理、结构分析有限元原理及相关准则,应用Creo Parametric 4.0 M050软件对某150kW飞轮储能转子进行三维建模和结构分析,通过改变转子转速和材料的方法来研究转子转速和不同材料对飞轮系统充放电过程的影响,并将飞轮储能转子结构分析及充放电过程影响因素的研究应用在电力系统中。通过结构分析,发现材料为steel AISI4340、转速为10000rpm的飞轮转子满足强度校核、刚度校核、稳定性校核和疲劳校核,能够在设定的边界条件下进行安全稳定的充放电过程。以某150kW飞轮储能转子模型为基础,保持约束条件不变,通过不同转速的模拟,发现转子转速大于10016rpm时,安全因子小于1,即材料开始出现疲劳损坏,建议实际充放电过程不宜超过该转速;通过不同材料的模拟,发现复合材料的飞轮转子在安全性、稳定性等方面均优于合金材料的飞轮转子,建议在工程实际中飞轮转子材料优先考虑复合材料,以得到最佳性能。通过理论分析与模拟验证飞轮储能的优点,发现火电机组调频加入飞轮储能后可解决火电机组调频中出现的调节延迟现象,有效减少火电机组备用容量设置,减少火电机组频繁动作带来的能量损失、不可逆疲劳和磨损,有效节约能源,提高调频效率与质量。风力发电系统加入飞轮储能后可提高风能利用效率,消除频率偏移量,降低故障率及提升稳定性。