我国高原高寒地区,电能和热能供给具有十分重要的作用和意义,是保证居民生产与生活、经济发展的主要动力来源。然而,高原高寒地区地处偏远、气候严寒,且常规能源匮乏,缺煤少油少气,补给困难,成本高昂,供电/供热可靠性和质量均无法得到有效保证,严重影响了当地居民的生产生活和地区经济发展。虽然高原高寒地区常规能源匮乏,但水能、太阳能与风能等可再生能源分布广泛,资源丰富,充分开发利用可再生能源是高原高寒地区实现电能和热能自主保障的重要选择与发展趋势。然而,可再生能源具有显著的间歇性和不稳定性,无法实现实时负荷跟踪,也无法持续的为用户提供稳定、可靠的电能和热能。为解决高原高寒地区面临的以上难题,本文提出了一种新型的可再生能源与储能集成供能系统,通过与储能技术相结合,实现电能和热能的实时储存和移时管理,该新型系统不仅解决了可再生能源的间歇性和波动性难题,还实现了电能和热能的持续稳定可靠输出,从而大幅度提高高原高寒地区的能源自主供给程度。此外,该新型系统将供电和供热系统进行耦合,实现热-电联供,具有调节灵活、可靠性好和能效高的特点。本研究以可再生能源与储能集成供能系统为研究重点,分别通过模拟计算分析、模型实验验证等方法,研究供能系统设计集成、容量匹配优化和安全可靠运行等,具体研究工作包括:构建了由风力发电、光伏发电、水力发电、槽式太阳能集热、储电和储热等组成的可再生能源与储能集成系统,利用MATLAB建立了集成系统各单元数学模型,研究了系统容量优化方法、实时能量管理策略等,实现集成系统的经济、合理匹配和能量平衡,保障集成系统的高效、稳定运行。构建了基于电池储能技术的可再生能源与储能集成系统,采用遗传算法等对该系统进行动态模拟研究,探索高原高寒地带民用住宅群的集成系统优化设计,并从经济性、可靠性、环保性等方面对比不同配置方案。此外,开展了能量管理策略运行特性研究,并进行了集成系统敏感性分析,揭示了资源情况、技术参数、元件成本变化等参数对系统优化设计的影响及其变化规律。构建了基于氢储能技术的可再生能源与储能集成系统,搭建了集成系统数学模型,开展了电流密度、压力、温度、氧气浓度、热利用等对燃料电池性能的影响规律研究和模型验证。并以高原高寒地带民用住宅群为案例,采用遗传算法进行优化设计研究,探索基于氢储能技术的可再生能源与储能集成系统在高原高寒地区利用的可行性、系统运行特性及容量配置方法。