在全球能源危机和环境污染的背景下，电力储能系统在基于可再生能源的分布式发电系统和电动汽车中发挥着越来越重要的作用。其中，超级电容器具有容量大、功率高、充放电性能好、工作范围广、循环使用寿命长、安全可靠以及无污染等优点，因此超级电容器储能技术引起了各国的重视，并得到了广泛的关注。　　超级电容器串并联使用时存在电压差，然而过大的电压差会使超级电容组中一些单体过充，一些单体过放，从而导致超级电容器组的能量得不到充分利用，甚至会使某些单体因过充而损坏。针对此问题，本文对多飞渡电容均压法电路进行了仿真和实验研究，并将其应用于超级电容器组中，结果表明，此均压电路可以使超级电容组中每个单体的电压达到基本一致。　　此外，本文首先设计了超级电容器储能系统，包括非隔离双向DC-DC变换器的硬件设计、控制电路的硬件设计以及软件设计。利用PSIM软件对储能系统进行了仿真，验证了该储能系统的可行性。其次在以单相二极管整流模拟直流母线电压波动的情况下，对超级电容器储能系统进行了实验研究。实验结果表明，直流母线电压高于给定值时，超级电容器组充电储能;直流母线电压低于给定值时，超级电容器组放电释能，从而将直流母线电压稳定于给定值。最后，将储能系统应用于单相两级式光伏发电系统，实验结果表明，单相两级式光伏发电系统的负载突加、突减或光伏阵列的输出功率变化时，超级电容器储能系统都能够使直流母线电压稳定。因此，此储能系统可以很好地抑制直流母线电压波动，使其稳定在给定值，说明了此储能系统的正确性和有效性。