储能系统作为电力系统必要的电能补偿装置,作用显著。适量的储能对同步发电机的稳定同步运行具有非常重要的作用。储能技术的广泛应用必然会对电力系统传统的设计、规划、控制、调度等各个方面带来重大的变革。超级电容器兼有蓄电池能量密度大和电解电容器功率密度大的优点,可以快速充放电,而且寿命长、储能效率高、高低温性能好、对环境友好,是高效实用的储能元件。由于目前实现产业化的超级电容器中,基本上都是双电层电容器,因此本文所采用的超级电容器为双电层电容器。针对超级电容器的物理特性,提出了双电层电容器的三种等效模型,即串联RC模型,非线性RC网络模型和线性RC网络模型。其中,线性RC网络模型能近似地反映出超级电容器的物理特性,并可以反映出超级电容器的内部电荷的重新分配特性。本文分析了超级电容器储能系统的运行原理,并将超级电容器储能系统的电路结构分为换流器,双向直流变直流变换器和双电层电容器组三个部分。根据换流器和双向直流变直流变换器的运行特性,提出了相应的控制方法。使用计算机软件Matlab对超级电容器储能系统建立仿真模型,并将该模型并入有两同步发电机的测试系统中,验证所设计的仿真模型在发生三相接地短路故障的情况下,测试系统的暂态和小扰动稳定性能得到显著改善,极限转输功率明显提高。本文设计的超级电容器储能系统能够同时控制有功功率和无功功率,因此它能补偿功率的波动。与不使用超级电容器的同步发电机系统相比,使用超级电容器的同步发电机系统更加稳定。