本文采用超级电容来平抑可再生能源输出功率波动，先介绍了超级电容的工作原理和特点，然后建立了其充放电模型，并在两种不同的应用场合中分别设计了超级电容储能电站的控制策略。其中，在平抑可再生能源成为可调度电源的应用场合，超级电容储能电站承担电力系统调度值之外的功率；在降低可再生能源并网功率波动的应用场合，采用移动平均算法制定储能电站的平抑目标，根据储能电站的荷电状态调节其各个时刻的充放电功率。此外，本文在储能电站成本相同的基础上，对超级电容和锂电池平抑可再生能源功率波动的可行性和效果作了比较，根据它们目前的能量、功率和成本参数，分析了它们各自的最佳应用场合。由于超级电容和蓄电池在功能上具有一定的互补性，为提高储能电站的功率性能，延长蓄电池的使用寿命，本文研究了超级电容和蓄电池的混合储能系统。为最大化地降低可再生能源输出功率的波动程度，优化混合储能系统的运行，本文采用时间常数随混合储能系统荷电状态变化而变化的低通滤波方法制定平抑目标，根据蓄电池和超级电容的荷电状态，采用模糊控制理论将平抑目标外的功率在两种储能介质之间进行分配。在超级电容电量充足的情况下，由其独立承担平抑目标外的功率，以减少蓄电池的充放电次数；在超级电容剩余容量不充足时，由超级电容和蓄电池共同承担平抑目标外的功率。最后，为提高储能电站的性价比，降低储能电站的成本，本文研究了储能电站的平抑效果与其安装容量的关系，分别建立了独立系统和可再生能源并网系统中储能电站的容量优化模型。本文采用枚举法来求解储能电站的最优安装容量，先将储能电站的安装能量和功率按照一定的规则离散化，制定出储能电站安装能量和功率的集合，然后比较该集合内所有储能电站能量-功率组合方式的平抑效果，从而确定最优的能量-功率组合方式。此外，为优化储能电站的安装和控制方式，最大化地发挥储能电站的性能，本文研究了储能电站容量的分散控制和集中控制两种运行模式，并对这两种运行模式的平抑效果作了比较。