近年来以风能、光伏为代表的可再生能源发电技术快速发展,然而,可再生能源发电所固有的随机性、间歇性特点,对电网接纳可再生能源发电的能力提出挑战。可再生能源大多具有直流输出形式,组成本地直流微电网再并入大电网的组网方式逐渐得到专家们的重视,成为研究热点。储能环节是绝大多数直流微电网所必须的单元,起着平抑间歇性能源波动、保持能量平衡的重要作用,以提高分布式发电并网运行时的稳定性和调度的灵活性,形成最大效率和效益化。直流微电网中分布式储能的研究重点和难点在于高压、大功率双向DC/DC变换器和适合分布式储能特点的控制算法,以及储能系统接入直流母线的调度策略,以实现直流母线电压稳定,进而保证系统功率平衡的目标。本文针对直流微电网中的储能系统,从双向DC/DC变换器拓扑、储能系统负荷电流分配和储能系统稳定性等方面开展了研究,具体研究内容如下:(1)双向DC/DC变换器是连接直流母线与储能介质的桥梁,能量双向流动的通道,需要具有较高的动态响应速度。因而,本文研究具有输入、输出共地易于模块化运行的新型非隔离三电平双向DC/DC变换器拓扑。本文在传统的开关电容型三电平双向DC/DC变换器的基础上,提出了CLLC型三电平双向DC/DC变换器以实现更多软开关状态、提高运行效率;为满足高压、大功率储能需求,对传统的飞跨电容型三电平双向DC/DC变换器进行了深入分析,并研究其模块化组合方式。(2)为满足高压、大功率储能的需求,非隔离三电平双向DC/DC变换器模块并联使用可增大流过变换器的电流,模块串联使用可提升变换器的电压等级。模块间串并联结构灵活,根据电压等级和容量等级选择模块组合方式。本文重点研究由飞跨电容型三电平变换器模块化形成的多相多电平双向DC/DC变换器,提出了调制策略以及控制方案,以解决模块均压、均流问题。(3)储能介质受工艺和外部环境因素影响荷电状态(state-of-charge,SOC)不一致,且表现出随机性。本文针对分布式储能系统中储能单元荷电状态的随机性以及变化缓慢的特点,提出改进的SOC幂指数下垂控制策略。SOC的幂函数可提高SOC分辨率,SOC指数函数下垂曲线平滑且没有间断点,改进的SOC幂指数下垂控制有利于寻找最优下垂曲线使系统快速收敛到均衡状态。由于SOC指数函数下垂控制及其母线电压二次恢复控制是基于低带宽通信而运行的,因而,有必要研究通信线发生故障时的解决方案。并通过仿真模型和实验平台,验证了本文所提方法的有效性和正确性。(4)分布式储能单元在维持直流母线电压稳定、功率平衡过程中起着关键的作用,若进行无差调节会缩短储能单元的使用寿命。为保证直流微电网稳定运行并且最大限度的减少分布式储能单元接入母线次数,本文分层协调控制直流微网中的各个单元,重点分析储能单元在分层协调控制中的任务以及需要解决的问题。