超级电容器和蓄电池作为功率型储能元件和能量型储能元件的典型代表，在功率密度、能量密度、循环寿命、高低温性能等关键特性上具有很强的互补性，将两者进行混合使用具有大幅提升储能系统性能的潜力。在超级电容器/蓄电池混合储能系统中，优化设计和控制方法是提高系统技术经济性的能关键。据此，本论文分别以超级电容器/蓄电池混合储能系统的优化设计和控制方法为研究对象，从理论分析、算例验证、计算机仿真以及实验验证四个部分对超级电容器/蓄电池混合储能系统的优化设计和控制方法进行了深入研究。　　 首先，本论文对超级电容器/蓄电池混合储能系统的优化设计进行了研究。以全寿命周期成本最低为优化目标，以技术性指标作为约束条件，建立了优化模型，对优化设计进行了研究。对优化设计中影响到全寿命周期成本的关键参数进行分析，并提出了相应的计算方法：对其中关键参数每批次储能元件的数量，提出了基于Ragone曲线的储能元件优化选择与数量计算方法，并进行了算例分析，仿真和实验结果证实了该方法的有效性。对储能元件的等效循环寿命、反映能量管理方案的最优时间常数Tf*的计算方法进行了研究，并进行了算例分析。研究表明在波动性较大、对全寿命周期内循环次数要求较高的场合，相比较于单一蓄电池储能技术，超级电容器/蓄电池混合储能系统具有较高的技术经济性。　　 然后，本论文对超级电容器/蓄电池混合储能系统的控制方法进行了研究。对控制方法的核心--能量管理方案的需求进行了分析，分析表明能量管理方案须具备区分储能载荷大小时间尺度功率波动的能力和根据储能载荷以及系统状态参数进行自我调节的能力。提出了基于波动特征参数的能量管理方案，对能量管理方案的关键参数时间常数Tf、补偿系数kb的初始值设定、调整方式进行了研究，在满足载荷需求的前提下，实现了混合储能系统的优化运行。根据对一阶滤波器的实现方式不同，研究了采用数字滤波器实现和滑动平均实现两种基于波动特征参数的能量管理方案实现方式。对基于规则的能量管理方案进行了分析，并研究了其实现方式。　　 接着，本论文对超级电容器/蓄电池混合储能系统的电路拓扑及其控制技术进行了研究。功率变换电路作为混合储能系统的重要组成部分，是实现能量管理方案的关键，本文以BUCK/BOOST双向变换器作为混合储能系统的功率变换电路，对其PWM控制方法、工作模式和功率流进行了分析。建立了单功率变换电路混合储能系统的数学模型，采用了基于规则的能量管理方案的思想设计了单功率变换电路混合储能系统的多滞环控制策略，并进行了实验验证。BUCK/BOOST双向变换器的电压控制技术在双功率变换电路的混合储能系统中起着重要作用，建立了BUCK/BOOST双向变换器的数学模型，提出了基于互补PWM控制方法下BUCK/BOOST双向变换器的功率前馈+双闭环电压控制策略，仿真和实验证明相比较于双闭环控制技术，该控制策略可以有效提升变换器的动静态性能。　　 最后，本论文建立了双功率变换电路混合储能系统的数学模型，采用了滑动平均法对基于波动特征参数的能量管理方案进行了实现。针对超级电容器/蓄电池混合储能系统在平抑分布式电源功率波动中的应用，分析了分布式电源接入点的电压特性，建立了混合储能系统与电网接口变流器的数学模型及其直接功率控制策略，仿真和实验证明直接功率控制策略性能良好，基于波动特征参数的能量管理方案能有效区分储能载荷的大小时间尺度功率波动，能结合运行状态参数依据设计的规则进行自我调节，具备自适应特征。