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随着全球能源危机日趋严重,以风能、太阳能为主的新能源逐渐成为人们关注的焦点。但是风电、光伏等新能源由于其自身固有的波动性、间歇性、不确定性等特点,导致其规模化并网给电网互联安全运行、电网调频、备用容量的规划带来很大的挑战。在大型风储工程中,装设无功补偿装置与储能系统能够很好的解决上述问题。若两者分别设置,势必造成成本高、占地面积大等缺点,若能将两者适当结合,则能极大提升大型风储工程的经济性。基于此,本文进行了结合超级电容和锂电池的混合储能系统的级联多电平STATCOM的研究,主要开展了以下工作。1.研究了以锂电池和超级电容为基础的混合储能系统(HESS, Hybrid Energy Storage System),对两种储能技术各自特性和模型进行研究。为了能够更加精确快速的进行充放电管理,对比分析了混合储能系统的混合方式,采用两种储能装置均通过DC/DC环节的混合方式接入变流器直流侧。为了防止储能系统过充和过放,给出了一种同时考虑蓄电池SOC和超级电容端电压的DC/DC变换器控制策略。最后根据蓄电池和超级电容各自的特点提出了一种基于复合滤波算法的平抑风电功率波动的控制策略,其优点是能够降低超级电容的设计容量、降低锂电池的充放电频率从而延长储能系统的寿命。2.研究了级联多电平STATCOM的拓扑结构及其工作原理,阐述了级联多电平拓扑在结合储能系统方面的优势,建立了级联多电平STATCOM的数学模型。研究了其基于瞬时无功功率理论的p-q分解法、电压电流双闭环解耦控制策略、移相载波PWM调制策略。分析了直流电压不平衡的原因,利用电压外环分级控制的方法实现了直流电容电压的稳定控制。3.根据前述混合储能系统和级联多电平型STATCOM,将两者结合提出了STATCOM/HESS的拓扑结构。通过对拓扑结构进行简化等效,进而分析得到其数学模型。利用park变换,实现了有功和无功的独立解耦控制。在此基础上,提出了一种考虑STATCOM/HESS容量限制的动态综合补偿的协调控制策略,可根据母线电压所处的状态调整控制目标,达到了在稳定状态下平抑风电功率波动、紧急情况下牺牲一部分有功能力提供动态无功以提升电网电压的水平的目的。在PSCAD环境下建立了基于级联多电平STATCOM的混合储能系统的仿真模型,验证了所提出的协调控制策略的正确性。