本发明提供一种换能模块及其所应用的高温超导飞轮储能系统。该换能模块包括：第一真空仓及位于第一真空仓内的悬浮主轴、电机定子、电机转子、飞轮主动轮、磁力耦合器主动盘及高温超导悬浮轴承；电机定子固定在第一真空仓的内壁上，电机转子固定在悬浮主轴的一端，且与电机定子的位置对应，飞轮主动轮固定在悬浮主轴的中间位置，磁力耦合器主动盘固定在飞轮主动轮上；高温超导悬浮轴承分别固定在悬浮主轴和第一真空仓内壁上，使悬浮主轴在第一真空仓内稳定悬浮。本发明的换能模块能够换能并将能量转移，进而与多个储能模块对应进行换能，提高换能模块及其构成的高温超导飞轮储能系统的利用率，有利于降低利用高温超导飞轮储能系统储能的成本。