近年来,能源危机、环境污染所带来的问题日益严峻,分布式发电因其具有丰富清洁的能源,较低的输电成本等优点被广泛关注。作为微电网的形式之一,直流微电网拥有结构简单,不需考虑频率和相位,系统损失小,效率高等优点,从而更适合直流微电源、储能单元与直流负载的接入。同时储能系统可以很好的平抑直流微电网内的功率波动,稳定直流母线电压,保证功率平衡,从而有着十分重要的实用价值。然而单一的蓄电池储能元件存在功率密度低的缺点,难以满足微电网功率平衡的要求,因此本文将大比功率的飞轮储能系统和大比能量的铅酸蓄电池复合使用组成混合储能系统,利用二者的互补性,从而提高储能系统的工作性能,同时延长了蓄电池的使用寿命。针对混合储能系统,如何充分利用不同储能元件的优势,合理分配各元件的输出功率;以及对于微电网的能量管理,如何控制使系统运行更加稳定,是目前研究的重点及难点。本文重点以平抑分布式发电功率波动,稳定直流母线电压和优化储能元件工作性能为目的,一方面提出了一种基于飞轮储能状态优化的模糊控制策略并依此设计了混合储能功率分配器,另一方面基于直流母线电压及储能元件状态提出了一种分层能量管理策略。具体安排为:1.分析了光伏发电系统的原理及数学模型,为了提高能量利用率,采用最大功率点跟踪控制,并对输出特性进行了仿真分析;其次对组成混合储能系统的蓄电池以及飞轮储能的工作原理和模型进行详细阐述,着重分析了铅酸蓄电池的充放电特性以及飞轮电机的控制策略。选用永磁同步电机作为飞轮的驱动电机,使用空间矢量PWM控制飞轮电机,并搭建仿真模型进行充放电模拟,仿真结果表明了此控制策略响应速度快,稳定性好。2.分析了混合储能系统控制目标以及工作模式,根据飞轮储能工作过程中的储能状态与微电网直流母线电压间的关系,设计了一种基于母线电压变化的飞轮储能状态优化模块,将其加入传统模糊控制并依此建立了功率分配器,从而可以更好的发挥蓄电池和飞轮储能各自的优势。同时为了更好的实时追踪飞轮储能的理想储能状态,对蓄电池输出功率进行二次分配,在特定的情况下使蓄电池向飞轮充放电。最后搭建仿真模型进行仿真实验,结果证明了改进后的模糊控制策略可以提高混合储能系统的平抑性能,同时增强蓄电池工作效率,延长其使用寿命。3.设计了本文光伏直流微电网的拓扑结构,并介绍了系统各部分的作用,针对微电网所处工作状态不同时对能量管理的要求也会不同,本文设计了一种基于直流母线电压及储能元件状态的分层能量管理策略,并对系统内各部分元件的控制策略进行设计,最后搭建了仿真系统,在不同工作情况下进行仿真实验,仿真结果表明了本文的控制策略可以有效地稳定直流母线电压。