本发明提供了一种两级离心式变转动惯量的储能飞轮，涉及储能机械技术领域，其包括转轴和固定套接于转轴上的主动轮，主动轮上通过离心联动机构连接有从动轮；离心联动机构包括分别设置于主动轮和从动轮上的第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽中通过弹簧连接有滑块，第二滑槽中设置有与滑块锥面配合的固定面。在电机启动时仅带动主动轮转动，随着转速的提高滑块会在滑槽内做离心运动滑入第二滑槽内带动从动轮转动，使本储能飞轮被分级启动，在增大转动惯量的同时提高了运转稳定性，并降低了电机的启动负载。