飞轮和超导磁，是储能领域中一对至关重要的双钥匙。飞轮储能这种技术，让电能转化为旋转动能，再由高速旋转的转子释放出来，无需泵站和大型储罐。和压缩空气储能和抽水储能相比，飞轮储能像是一个低调的隐士，它只有高速旋转的飞轮和双向电机。在短短的几秒钟内，它就能完成从电能到动能再到电能的转换。图3是飞轮储能系统的原理图。要想增加存储的能量，不仅要增加质量，还要让转子转速更高。这样做比增加钢材更有效。 接触式机械轴承和磁悬浮轴承是飞轮储能中常用的两种设计方式。接触式机械轴承依靠油膜支撑，适合电网调频和短时高峰填谷。磁悬浮轴承依靠电磁力悬浮，适合小型飞轮电池和UPS。高速飞轮具有功率密度高、寿命长、实时监控等优点，但也有自放电和价格昂贵等缺点。不过，随着规模降低、成本下降，它能在工业、交通、航天和军事等领域中发挥作用。目前全球飞轮项目主要集中在美国和欧洲。国内电力级飞轮大多还处于实验室阶段，但数据已经很亮眼了。 超导磁储能与飞轮不同，它把电“吸”进磁场里。电能直接转化为电流，产生磁场并存储电磁能。这个过程只需毫秒时间。 图4展示了基于电感的电能存储与能量利用的基本原理图。超导材料的电阻几乎为零，电流可以在环路中不停地流动，磁场也就一直存在。尽管能量密度低，但它可以在几秒钟内完成充放过程。结合整流逆变器后，超导磁储能既能做稳定器又能做缓冲垫。 超导磁储能有很多优点：功率密度高、响应速度快、转换效率接近100%。维护复杂且费用高昂。超导材料价格昂贵，制冷能耗大。 2011年全球首座630 kVA超导磁储能变电站在白银投运。清华大学、华中科技大学等机构参与了这项研究。 飞轮胜在大功率、长寿命和可监视性，适合调频、制动回收和卫星姿态控制。 超导胜在秒级响应速度、零损耗和高功率密度，专注于电网稳定与电能质量。两者结合使用可以让储能系统既跑得快又跑得远。 未来十年随着材料成本下降、制造工艺突破以及政策和电价机制完善，飞轮和超导磁可能会像光伏和风能一样从实验室走向千家万户成为能源互联网不可或缺的一部分。