近年来,光伏发电渗透率不断提高,电力系统中电力电子变换器占比不断提高,电力系统中备用容量和转动惯量大幅降低,传统的频率稳定控制研究不足以支撑光伏高渗透率的电力系统安全稳定运行。在此背景下,为增强光伏发电系统应对电网频率变化的快速响应能力,引入虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)技术,并将多种类储能相互协调的混合储能作为一种调频资源,建立基于混合储能的光伏电站有功功率快速响应模型,实现频率稳定控制。首先,研究基于混合储能的光伏发电系统模型拓扑结构。考虑光伏发电系统有功功率输出特性与锂电池、超级电容器储放特性的对应关系,建立基于直流侧双变换器并联的混合储能系统模型,在此基础上,通过研究混合储能系统的DC/DC变换器和DC/AC逆变器的数学模型及其控制策略,搭建基于混合储能的光伏发电系统拓扑结构。其次,研究基于混合储能的光伏虚拟同步发电机(photovoltaic virtual synchronous generator,PV-VSG)控制策略。针对高比例光伏电力系统的频率变化场景,研究基于虚拟同步的光伏发电系统有功备用模式控制方法,建立光伏发电系统的有功快速响应模型;进一步考虑混合储能系统参与频率调节,提出基于混合储能系统的光伏发电系统频率响应模型,利用小波包分解算法分配混合储能功率,并采用混合储能系统协调控制策略,防止混合储能系统的功率越限。通过仿真算例分析,验证了所提控制策略的有效性。最后,研究基于混合储能的光伏虚拟同步发电机动态协同控制策略。考虑光伏发电系统的不确定性,针对光伏输出功率低于参考功率时产生的频率二次跌落问题,研究混合储能系统协调光伏发电系统的动态协同控制策略;为进一步提升系统的频率调节能力,考虑混合储能系统荷电状态变化特征,提出混合储能系统的荷电状态恢复控制策略。通过仿真验证基于混合储能的PV-VSG动态协同控制策略的可行性和有效性。