本发明属于储能技术领域，涉及一种结合飞轮结构的二氧化碳储能系统，包括压缩机、真空腔室、主轴、飞轮转子、电动发电组件。飞轮转子套设在主轴，电动发电组件设置在真空腔室内，电动发电组件用于在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机。本发明能够在用电低谷时通过电能带动主轴转动，使得飞轮转子持续转动，将电能转化成机械能储存，并在电压不稳定时，通过飞轮转子带动主轴转动，使得机械能转化为电能，将电能输送给压缩机，使得压缩机能够稳定运行，避免了压缩机的压缩功率下降，保证了储能的效率。