储能是分布式电源、微电网中十分重要的组成部分,其对于由可再生能源组成的微网的安全稳定运行起到了至关重要的作用。电池储能由于技术成熟、可靠性高,已经得到越来越多的应用,其成本会进一步降低。储能功率转换系统(Power Conversion System, PCS)是储能电池与交流电网互联的接口,是电池储能系统能量控制的核心。随着储能系统的容量规模不断扩大,相应的PCS的结构和拓扑需要重新调整和匹配。随着电池组的电压等级提高,三电平高压储能系统也是一种有效的拓扑形式,并体现了一定的价值。一体化储能系统的构建能够增加储能电池、电池管理系统以及储能变流器之间的关联,使系统整体性能达到最优。首先,针对两种三电平拓扑电路效率的不同,进行了效率分析,确定了具有更高效率的一体化储能装置的方案。研究了NPC储能变流器的SPWM调制算法和基于零序电压注入的SPWM调制算法,详细分析了零序注入的SPWM调制算法与SVPWM算法的等效实现。在开关损耗最小和中点电位平衡两种目标下,注入到调制波的零序分量不同,仿真验证了不同目标下调制策略的可行性,并分析了各自目标下的优缺点。其次,建立了一体化储能装置的数学模型,并设计了一体化储能装置的网压定向并网控制策略和V/f离网控制策略。提出了一种基于SOC均衡控制的零序电压注入方案,详细推导了需要注入零序分量的大小,并给出了计算流程图。通过仿真验证了一体化储能装置的控制策略和SOC均衡控制策略的有效性。之后设计了一台15kW/30kWh的一体化储能装置样机,完成主电路参数设计和软件设计,并完成基本功能实验。最后,研究了储能技术在微网中系统级能量控制策略,针对削峰填谷和平抑负荷波动两个场景展开讨论,提出了一种基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD)的削峰填谷和平抑波动的储能控制策略,并对平抑波动场景下的储能容量进行优化。仿真验证了该控制策略的有效性和正确性。