微网能够有效地将配电网络、分布式电源和负荷融合成一体,是能源互联网的重要组成部分。微网内存在一定比例的可再生能源时,通常需要配置储能系统以解耦波动的能量供给和刚性的能量需求,提高系统的灵活性,保证系统可靠运行。压缩空气储能具有较长的寿命周期、较快的爬坡速度和较短的启动时间,可以实现大容量和长时间的电能存储,已经成为微网储能系统中一种新的选择。本文针对压缩空气储能和微网的系统结构、数学模型、容量优化及运行控制等问题开展了以下工作：(1)研究了非补燃式压缩空气储能的系统结构及储能、释能的热力学过程。考虑到微网运行分析中最为关注储能的功率及能量状态,以压缩机、膨胀机及储气空间三个主要部件为研究对象,基于热力学分析,建立了适用于微网规划与调度问题分析的压缩空气储能精简模型。(2)针对基于既定策略优化微网容量可能造成次优解的问题,提出了一种含有压缩空气储能的独立微网容量与运行双层优化模型。上层优化模型以计及固定成本、可变成本的总成本最小为优化目标求解容量配置,下层优化模型全面考虑了备用容量、机组爬坡等系统运行约束,以包括运行成本和环境治理成本在内的可变成本最小为优化目标求解确定容量配置下的最优运行方式。与基于既定策略的配置方法对比表明,本文提出的双层优化模型能够充分计及运行方式对容量优化的影响,得到更为经济环保的配置方案。(3)针对独立微网的电压频率控制问题,计及电力电子接口微源原动机的动态特性,进行了单压频控制单元的恒压频控制(V/f控制)及多压频控制单元的下垂控制,分析了原动机响应特性对逆变器稳定运行的影响。同时,考虑到微源原动机响应速度差异较大,对传统下垂控制作出改进：微网中负荷变化时,压缩空气储能调整有功下垂系数至较低水平,随后逐渐上升,使得负荷剧烈变化时首先由响应速度较快的压缩空气储能平衡此部分波动功率,而其他可控微源逆变器输出缓慢变化以与其响应速度较慢的原动机部分相匹配。算例表明,压缩空气储能快速的响应能力对独立微网可靠、安全、持续地运行有重要意义。