近年来,能源短缺、环境污染已经引起世界各国对节能降耗的重视。利用清洁、可再生能源的分布式发电技术为节能降耗、提高供电可靠性提供了一种新思路。微电网技术是解决清洁、可再生能源并网问题的有效手段。储能装置作为微电网的重要组成部分,对于改善微电网运行特性,提高其运行稳定性和可靠性具有重要意义。超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage, SMES)系统具有快速响应和高功率密度的特点,能够快速大幅调整其与微电网或大电网间的功率交换,可以对微电网的瞬时功率不平衡进行调节。因此,可以将SMES应用到微电网中以改善微电网的运行特性。本文在国家973计划和863计划项目的资助下,从理论分析、数学建模、特性仿真、控制策略到实验验证等方面对SMES在微电网中的应用开展研究工作,并提出了SMES状态评估方法以明确超导磁体热稳定性对SMES系统运行特性的影响。本文的主要工作和取得的成果如下：(1)针对SMES在微电网中分散化应用形式,研究基于SMES改善微电网频率稳定性的可行性和控制方法。设计了基于虚拟惯量的SMES控制策略以解决微电网惯性小的问题,提高微电网运行的频率稳定性。考虑SMES功率输出范围的限制,设计了基于模糊控制的电流调整策略,对超导磁体电流进行动态调整,保障超导磁体的热稳定性。仿真分析结果验证了所提出的控制及电流调整策略的有效性。(2)以SMES在含电动汽车充电站微电网中的应用为背景,提出一种新型基于直流母线的电动汽车充电站拓扑。通过设计SMES的功率控制策略,提高充电站直流母线电压的稳定性。在此基础上,针对电动汽车快速充电站充电功率变化率较大的问题,提出一种基于SMES控制的能量管理策略以降低电动汽车快速充电功率的变化率,降低其对微电网以及配电网的影响,提高其频率稳定性。仿真分析验证了所提出控制及能量管理策略的有效性。(3)综合考虑SMES与微电网或电力系统之间的相互作用和影响,提出并构建了SMES状态评估方法。在对SMES功率输出特性进行定量分析的基础上,研究SMES动态运行特性对超导磁体热稳定性的影响,将超导磁体电流和温度这两个主要的影响因素进行整合,得到SMES状态评估方法的具体表达式。通过对150 kJ高温超导磁储能系统进行功率调节实验、动模实验,验证了SMES状态评估方法在电力系统应用中的有效性。(4)为了进一步系统、准确地构建SMES状态评估系统,提出了基于场路耦合的SMES建模方法,对SMES状态评估方法进行延伸和拓展研究。采用所提出的场路耦合法建立了150Kj SMES超导磁体的模型,仿真分析结果与实验结果具有相同的变化趋势,能够更加真实地反映SMES的实际运行特性。此外,所提出的基于场路耦合的建模方法也可以拓展应用到其它超导电力装置。