储能既可作为发电单元又可作为负荷单元,独特的双向调节性能将使其在可再生能源发电消纳中发挥重要作用。本文以电池储能为研究对象,基于现阶段电池系统的构建技术水平,采用VSC模块并联型功率调节系统作为电池储能系统并网接口,重点研究功率调节系统的拓扑控制及储能运行策略,主要内容如下：(1)广泛收集整理了国内外有代表性的储能技术文献,归纳了典型储能技术的基本原理、发展现状和需要突破的关键技术等。总结了储能技术在传统电力系统和新能源发电集成中的应用模式。结合电池储能系统的配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成等关键技术,探讨了面向可再生能源发电的大容量电池储能系统构建方案。(2)考虑并网隔离变压器影响,建立了功率调节系统在两相坐标系下的线性动态模型,揭示了变压器对并网功率调节系统性能的影响。重点对比分析了3种典型坐标系下的线性电流控制策略,揭示了dq坐标系PI控制的本质及其与αβ坐标系PR控制的关联；基于传递函数模型对3种坐标系下控制的稳态误差、动态响应、抗扰动性能进行了详细分析。给出了PR调节器具有频率适应性的数字化实现方案,提高了调节器对电网频率变化的适应性。(3)通过建立不同坐标系下模块间环流的线性动态模型,揭示了环流产生的机理。基于双傅里叶分析建立了变流器模块PWM调制输出电压、电流的频谱模型,通过建立的频谱模型研究了模块间载波交错运行对功率调节系统共模电压、并联电流和模块间环流的影响,揭示了载波交错运行能够消除并网电流谐波,提高等效开关频率的本质原因。推导论证了环流分布式控制规律和结构的可行性,提出了一种基于分布式结构的高低频复合环流抑制策略。(4)采用阻抗建模技术和电路网络分析方法建立了功率调节系统的集中等效电路模型,引入互联阻抗比概念,从等效开环传递函数角度借助奈奎斯特判据研究了功率调节系统和电网互联系统的交互稳定性问题。在功率调节系统和电网互联系统交互稳定性分析的基础上,进一步借助电路串并联谐振概念分析了多VSC模块间、VSC模块和电网间的谐波交互作用,揭示了模块间形成谐波交互的潜在原因。从输入导纳的角度对并网VSC控制策略进行设计,提出采用多陷波器组的电网电压前馈方案,提高了功率调节系统和电网互联系统的交互稳定性和稳态性能。(5)以配合可再生能源发电的储能应用为背景,给出了电池储能PCS平滑出力波动的控制策略。分析了电网电压不对称对功率调节系统并网控制策略相关环节的影响,提出采用线电压检测的对称分量提取与锁相环技术,以对称电流控制作为并网控制目标,增强了功率调节系统在电网电压弱不对称条件下的运行能力。提出了电网电压对称/不对称跌落条件下储能功率调节系统的统一电压支撑策略,兼顾正序、负序无功补偿；通过限流环节的设计,实现正负序电流的合理分配,避免了功率调节系统过流而触发保护停机,优化了功率调节系统无功容量利用率。(6)搭建了配合可再生能源发电的电池储能系统实验平台。设计了基于以太网为主干的系统网络结构,采用套接字Socket开发了相关通讯软件,实现了设备间的信息交互。研制了基于两VSC模块并联的功率调节系统实验样机,编写了硬件底层驱动程序和控制策略软件,对PCS相关控制策略的有效性进行了实验测试。