摘要：风力、光伏以及其他可再生能源具有分散、不固定、不稳定等问题,通过引入混合储能系统,可以将不同特性的能量转换后存储,不仅可以提高发电利用率,还可以与发电系统结合并网,提高供电品质。研究者们将压缩空气与超级电容两种储能方式组合起来,充分利用两者的优点,实现可再生能源的高效利用。本文就压缩空气超级电容混合储能系统展开了研究,并重点研究了其辅助储电系统。文中研究了超级电容的基本特性,对其充放电效率进行了分析,提出了考虑冗余度的不对称拓扑设计方法和考虑超级电容充放电深度的对称拓扑设计方法。研究了混合储能系统中辅助储电系统结构与工作原理,通过分析超级电容储能与压缩空气储能两种能量存储方式的特性,对其进行特性匹配。研究了辅助储电系统另一重要组成部分,三电平双向DC/DC变换器,分析了其工作特性与控制策略,并进行了实验研究。在混合储能系统中,辅助储电系统的控制是关键,文中对比了自动频率功率调节控制方法与固定频率功率调节控制方法,并采用自动频率功率调节控制方法,实现了超级电容的充放电控制与混合储能系统的能量流动控制。混合储能系统涉及机电转换,文中引入宏观能流表示法,介绍了图形化建模方法的基本思想和规则,设计出混合储能系统的EMR模型,通过反演控制方法,设计出混合储能系统的控制部分。通过Matlab-Simulink仿真平台,进行了储能工况、释能工况、含光伏发电工况、负载扰动工况的仿真,验证了上述理论。最后在仿真的基础上,设计了15kW实验平台,并进行实验。验证了控制策略的正确性和混合储能系统参数设计的正确性。