目前,可再生能源越来越多的接入电网系统。但新能源的发电功率会随不同的气象条件变换,具有很强的间歇性和随机波动性。为了向电网稳定地供电,储能系统对于可再生能源的电力入网不可或缺。同时,向电网中整合进储能系统,还进一步帮助电力系统可靠供电以及稳定运行。在各种方式的储能方式中,可充电电池储能发展较早,其以较高的能量密度及能量转化效率在电化学储能中脱颖而出。随着电池制造技术的持续进步,电池自身性能不断提高,包括电池成组后的性能,人们寄望于可充电电池的大规模储能应用进一步发展,配合独立运行的风能或太阳能电站。可以看到,蓄电池储能有着广阔的发展前景。为了降低大型电池储能系统的建设成本,可以选用一些已用过的电池接入储能系统。迄今为止,无论电池管理系统或并网逆变器都未在操作过程中考虑调节电池堆健康状况的问题。而可充电电池的一个关键技术问题是它的充放电控制,因为合理的充放电是安全使用电池及尽可能延长其寿命的关键因素,这多需要采用与之相结合的充放电控制电路。就储能系统与电网接口逆变器的选择来看,有一种电压源型逆变器近些年来成为研究热点,即模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter, MMC),其可以灵活控制的分模块式充放电操作策略特别适合电池储能系统。另外,其冗余的结构可以保证大容量储能,也可以维持相对稳定的运行。本论文基于MMC的电池储能系统提出了一种新的电池充放电控制策略,根据电网的功率要求变换MMC调制策略,区分储能备用的时间尺度,从而最大程度上延长储能系统中蓄电池的使用寿命。第一章简要介绍了本课题的部分研究背景及意义。第二章模块化多电平电池储能系统分析及基本控制策略。介绍了基于MMC的电池储能系统的基本结构,包括变换器的工作原理,主要控制目标等。第三章电池参数确定、电池模型及电池寿命影响因素。涉及电池常见参数及估测,电池电压和内阻、电池荷电状态、电池健康状态,及几种主要的电池模型、电池管理系统,以及电池老化过程的一些问题。第四章多时间尺度的模块化多电平电池储能系统优化控制策略。具体包括电池组健康状态均衡调节及长时间尺度操作原则,电池能量管理及中期时间尺度操作原则,系统的输出波形质量控制与短期(实时)控制策略,最后是仿真及实验结果。第五章总结概述了本文的研究工作,并展望模块化多电平电池储能系统下一步电池组的寿命优化。