電網中發電與用電的不平衡，使電網頻率及電壓波動，為平抑這種波動，保證電網的正常運行，電網須配置總發電容量約2-5%的調頻電站。目前電網主要的調頻由火電調頻承擔，其無法實現快速和精確調頻，特別是風電等變動電源增加和智能電網要求，火電調頻已無法滿足電網穩定及發展需求。

飛輪儲能調頻電站通過將電網中的快速變化的多余的不平衡垃圾電儲存起來，需要時快速推送出去，支撐整個電網的電壓和頻率，保證用電安全，為電網提供調頻輔助性服務、為新能源占比增加、智能化、分布式及電動車充電等提供核心緩沖與支撐。

調頻是飛輪儲能系統在電網中最主要的應用，無論是北美洲還是歐洲，都有飛輪儲能電站投入建設運營。飛輪儲能作為快速調節資源已經開始獲得各國電網運營商的青睞。

美國馬薩諸塞州廷斯波羅0.5MW飛輪調頻示范電站，2008年運營，為ISO-NE電網提供調頻輔助服務，采用的飛輪單機為100kW。

美國紐約史蒂芬森敦20MW飛輪調頻電站，2011年運營，為紐約獨立系統運營商(NYISO)提供調頻輔助服務，可提供15分鐘高達20MW的容量，每年4000個有效完全充電/放電循環，采用的飛輪單機為100kW。

美國賓夕法尼亞州黑索鎮20MW飛輪調頻電站，2014年運營，采用的飛輪單機為100kW。

歐洲愛爾蘭羅德島混合儲能示范項目，2015年開建，可以實現最大400kVA的功率輸入和最大422kVA的功率輸出，采用的飛輪單機為150kW，閥控鉛酸電池為240kW。

按美國儲能協會的項目評估報告，飛輪系統大規模商用后，20MW飛輪儲能調頻電站的投資回報周期為3.9年，而同等容量的燃氣輪機調峰電站的投資回報周期為13.6年，飛輪電站的投資回報率優于燃氣電站3倍。