针对目前变电站直流系统中冲击性负荷多、蓄电池配置裕度高、可靠性低等问题,结合超级电容器功率密度大,循环寿命长等优点,使用两者组成一种混合储能系统,改进现有的蓄电池单独储能系统。在此基础上,本文对如何在瞬态过程中合理分配蓄电池和超级电容器的输出功率,使混合储能直流系统达到协调运行状态进行了设计与研究。首先给出了混合储能直流系统的相关元件数学模型、电路拓扑和协调运行的工作原理,针对变电站直流系统的具体负荷,通过计算分别选择了蓄电池和超级电容器的容量,根据冲击电流的持续时间对限流电感的选择进行了研究；然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了仿真模型,同时在实验室搭建了相应的实验平台,对混合储能直流系统的协调运行进行了仿真分析与实验验证,超级电容器承担冲击性负荷,蓄电池承担经常性负荷,合理分配了储能设备的输出功率,混合储能直流系统处于协调运行状态；最后针对直接并联的混合储能协调运行的局限性,进行了超级电容器双向DC-DC功率变换器的设计与仿真,并加以展望。