在光伏并网发电系统中,光伏电池的出力、系统内负载以及公共电网的调度需求均具有一定的随机性,对并网电能质量和系统稳定性造成较大影响。解决这一问题的关键是较好地实现光伏出力、负载和公共电网之间的功率平衡。大量研究表明,在光伏发电系统中加入储能单元能有效平衡系统内的功率供需关系。由超级电容和蓄电池组成的混合储能单元综合了超级电容功率密度高、蓄电池的能量密度高的优势,非常适合用于光伏发电系统。本文以含有超级电容和蓄电池混合储能的光伏并网发电系统为研究对象,对光伏发电单元控制策略、混合储能单元控制策略以及系统能量管理策略进行了研究。首先,分析了光伏发电单元在输出接直流母线情况下的最大功率点跟踪(MPPT)的原理,针对常规扰动观察法在跟踪到最大功率点后存在功率震荡的问题,设计了一种基于滞环比较的扰动观察法,缓解了扰动观察法在最大功率点的功率震荡。仿真验证了该控制策略的有效性。其次,针对并联型混合储能分频控制策略的弊端,基于级联型混合储能单元拓扑,提出了一种用于光伏发电系统的超级电容与蓄电池混合储能系统控制策略。利用该控制策略,当直流母线功率发生扰动时,首先超级电容利用高功率密度优势快速平抑直流母线的瞬时冲击性功率波动,随后蓄电池利用大容量优势缓慢弥补超级电容的能量损失,并为系统提供长时间稳定的功率补偿。仿真结果表明该控制策略充分发挥了超级电容快速平抑直流母线功率波动的优势,有效减少充放电初期流经蓄电池的冲击性电流,这将有助于延长蓄电池的使用寿命。然后,研究光伏发电系统在最大功率并网和恒功率并网两种模式下的能量管理策略,设计了一种分层控制的能量管理策略,对光伏发电系统内各个单元之间的能量流动进行控制。仿真结果表明该能量管理策略能合理控制各个单元的工作模式,保证系统内的功率平衡,实现在最大功率并网和恒功率并网两种模式下光伏并网发电系统的稳定运行。最后,搭建了基于超级电容和蓄电池混合储能的光伏发电系统的实验平台,在实验平台上进行了光伏发电单元最大功率跟踪实验和混合储能单元稳定直流母线电压实验,实验结果证明了控制策略的可行性。