电网中发电与用电的不平衡，使电网频率及电压波动，为平抑这种波动，保证电网的正常运行，电网须配置总发电容量约2-5%的调频电站。目前电网主要的调频由火电调频承担，其无法实现快速和精确调频，特别是风电等变动电源增加和智能电网要求，火电调频已无法满足电网稳定及发展需求。
飞轮储能调频电站通过将电网中的快速变化的多余的不平衡垃圾电储存起来，需要时快速推送出去，支撑整个电网的电压和频率，保证用电安全，为电网提供调频辅助性服务、为新能源占比增加、智能化、分布式及电动车充电等提供核心缓冲与支撑。
调频是飞轮储能系统在电网中最主要的应用，无论是北美洲还是欧洲，都有飞轮储能电站投入建设运营。飞轮储能作为快速调节资源已经开始获得各国电网运营商的青睐。
美国马萨诸塞州廷斯波罗0.5MW飞轮调频示范电站，2008年运营，为ISO-NE电网提供调频辅助服务，采用的飞轮单机为100kW。
美国纽约史蒂芬森敦20MW飞轮调频电站，2011年运营，为纽约独立系统运营商(NYISO)提供调频辅助服务，可提供15分钟高达20MW的容量，每年4000个有效完全充电/放电循环，采用的飞轮单机为100kW。
美国宾夕法尼亚州黑索镇20MW飞轮调频电站，2014年运营，采用的飞轮单机为100kW。
欧洲爱尔兰罗德岛混合储能示范项目，2015年开建，可以实现最大400kVA的功率输入和最大422kVA的功率输出，采用的飞轮单机为150kW，阀控铅酸电池为240kW。
按美国储能协会的项目评估报告，飞轮系统大规模商用后，20MW飞轮储能调频电站的投资回报周期为3.9年，而同等容量的燃气轮机调峰电站的投资回报周期为13.6年，飞轮电站的投资回报率优于燃气电站3倍。
