图为展示超导磁悬浮旋转系统技术所用的飞轮和碳纤维转子。
9月5日，在2026中国（太原）国际能源产业博览会现场，一台不停旋转的银色飞轮吸引了不少参观者驻足：轮体与底座之间分明有空隙，却稳稳地悬浮在空中高速转动，周围弥漫着淡淡的白色冷气。人越聚越多，大家围着这个“会悬空的轮子”反复打量。
“它为什么能转起来？”面对观众的提问，现场工作人员耐心解释：这是一套超导磁悬浮旋转系统，核心在于一块高温超导材料钇钡铜氧。当液氮将温度降至零下196摄氏度时，材料进入超导状态，轮体便实现了无接触悬浮和旋转。现场观众又问：“为什么冒着冷气？”工作人员介绍，展会演示在常温空气中进行，液氮持续挥发形成可见冷气；而在实际运行环境中，整套设备处于真空密闭状态，隔热性能极佳，一次加注液氮可长时间维持低温，无需持续补充。
从物理学角度看，这一现象的核心原理是磁通钉扎，也被称为量子锁定效应。进入超导温区的钇钡铜氧材料会产生特殊的“锁定”效果，让悬浮体保持固定姿态稳定运转，无需额外通电，也不需要复杂的控制系统。这是它区别于传统机械轴承和电磁悬浮轴承的关键优势——无摩擦、不起热、寿命长，且属于被动式悬浮，运行能耗极低。
在旋转的飞轮之上，配套的碳纤维转子同样是看点。工作人员拿起一个黑色项圈状部件介绍，这就是飞轮储能的核心部件碳纤维转子。碳纤维的强度是钢材的16倍，既能承受几万转的超高转速，又大幅减轻了自重。相比传统钢制飞轮，碳纤维飞轮体积更小、重量更轻，表面线速度可达2400公里每小时；更重要的是，碳纤维飞轮解体后呈粉末状，不会产生高速飞溅的钢质碎片，具备绝对物理安全性。
能量如何转换？工作人员用一句话讲清了逻辑：系统配备双向电机，电网电能富余时，电机带动碳纤维转子高速旋转，将电能转化为动能储存起来；电网需要补能时，高速旋转的转子带动电机发电，将动能重新转化为电能输出，类似电动车的能量回收过程。
记者了解到，中车青岛四方机车车辆股份有限公司、中国电子科技集团公司第三十三研究所、核工业第八研究所三家央企，正在联合攻关超导悬浮和永磁悬浮的碳纤维飞轮储能技术，其中中国电子科技集团公司第三十三研究所为山西属地单位。
“目前应用永磁悬浮轴承的试验样机已经制造完成，处于调试试验阶段。”中国电子科技集团公司第三十三研究所高级工程师张志雄说，随着山西新能源装机规模持续扩大，电网对调频资源的需求日益增长，磁悬浮碳纤维飞轮储能，尤其是超导碳纤维飞轮储能凭借“轻、小、快、低”的特点，有望为山西新型电力系统建设提供一条更高效、更安全的技术路径。
