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目前，传统的石油、天然气等化石能源日益匮乏，环境日趋恶化。风能、太阳能等可再生能源快速发展，其发电规模快速攀升。但是，风电、太阳能发电自身所固有的随机性和间歇性，要求有先进的储能技术作为支撑。 随着高温超导体的出现，超导磁悬浮所具有的无源自稳定特性越来越受到人们的关注。利用高温超导磁悬浮特性制造的新型装备也得到了迅猛发展，并已应用到了交通、能源等领域。其中，高温超导飞轮储能系统是具有代表性的装备之一，是一种先进的储能装备。其安装了无源自稳定悬浮的高温超导轴承，具有稳定度高、大容量、高效率以及无污染等优点，在风电、太阳能发电、电力系统调峰、电动汽车等方面具有广阔的应用前景。美、德、日、韩等国的科研机构已经研制出10kW·h级及以上的大容量高温超导飞轮储能系统样机。为提高我国径向型高温超导飞轮储能系统装备的制造水平，本论文针对径向型高温超导飞轮储能系统中的关键技术开展研究。 本论文首先对径向型高温超导轴承的悬浮特性进行了实验研究。利用径向型高温超导悬浮力测量装置，在场冷和零场冷两种条件下，对永磁转予以不同方式沿轴向运动时的悬浮力进行了测量，分析了测量结果，归纳总结出径向型高温超导轴承的悬浮特性;从电磁和传热的角度，定性和定量地对三种拓扑结构的永磁转子的表面磁场以及超导定子的热传导进行了分析，得到了径向型高温超导轴承的优化结构，为研制径向型高温超导飞轮储能系统样机的重要部件——高温超导轴承提供了依据。 其次，建立了基于H法的径向型高温超导轴承磁悬浮有限元数学模型。从Maxwell方程组和高温超导体的E-J关系出发，以磁场强度为状态变量，在二维轴对称空间建立了电磁场控制方程。采用格林公式和伽辽金法推导出电磁场控制方程的弱形式，应用有限差分法在时间上进行离散。通过比较悬浮力的计算结果与测量结果，验证了模型的正确性。此外，基于此模型，研究了永磁转子的磁场、永磁转子的场冷位置以及超导环之间的轴向气隙等参数对悬浮力的影响。 再次，建立了用于分析永磁体—超导体磁悬浮系统电磁行为的三维有限元数学模型。在场冷和零场冷两种条件下，对圆柱形永磁体和超导块材之间的悬浮力及力弛豫进行了详细地实验测量。基于所建立的三维模型，对上述实验情形进行了数值仿真，仿真得到的结果和实验结果显示出较好的一致性，从而验证了模型的正确性，并分析了误差产生的原因。 最后，对径向型高温超导飞轮储能系统的动态特性进行了实验研究。为此研制了一台径向型高温超导飞轮储能系统样机，对其进行了动态测试，研究了飞轮转子的径向振动特性、动态旋转特性以及样机的充放电特性等，总结出相应的动态运行规律并分析了影响转速上升的原因。 本论文所进行的研究对研制大型径向型高温超导飞轮储能系统以及开展大型径向型高温超导轴承的应用等方面具有重要的理论和实用意义。