机械储能装置最常见的是脉冲发电机和单机发电机，并且多是先用透平机或把大质量飞轮驱动起来旋转到高速度，使飞轮惯性地储存动能，然后突然转接到脉冲发电机的转子轴上，使其产生电脉冲输出，同时飞轮因释能而被减速或停转。
飞轮的结构如下图所示，主要包括5个基本组成部分：
1)采用高强度玻璃纤维(或碳纤维)复合材料的飞轮本体；
2)悬浮飞轮的电磁轴承及机械保护轴承；
3)电动/发电互逆式电机；
4)电机控制与转换器；
5)高真空及安全保护罩。
图：飞轮系统组成图
飞轮储能系统的工作原理为:系统储能时，电机作为电动机运行，由电网提供电能经功率变换器驱动电机加速，电机拖动飞轮加速储能，能量以动能形式储存在高速旋转的飞轮中；当飞轮达到设定的最大转速以后，系统处于能量保持状态，直到接收到一个释放能量的控制信号，系统释放能量，高速旋转的飞轮利用其惯性作用拖动电机减速发电，经功率变换器输出适用于负载要求的电能，从而完成动能到电能的转换。由此，整个飞轮储能系统实现了电能的输入、储存和输出控制。
