随着现代社会的发展,电网规模不断扩大,风电、光伏等间歇性能源不断增加,电网结构也变得越来越复杂。储能技术对于提高电力系统稳定性、改善电能质量、辅助新能源发电并网等方面具有重要意义,得到了世界各国的广泛关注。在诸多电能存储技术中,超导磁储能(Superconducting Magnetic Energy Storage,SMES)将电能以磁场能的形式储存于超导磁体,在响应速度、动态功率补偿、充放电次数、寿命等方面具有独特的优势,具有广阔的应用前景。由于超导材料的自身特性以及功率变换系统、制冷系统等方面的制约,欲实现单机数十MJ级的SMES仍然存在较大的困难。因此,本论文提出了模块化超导磁储能系统(M-SMES:Modular SMES),旨在通过先进的控制技术实现SMES的模块化集成、分散布局,用于增强电力系统的稳定性、改善供电品质、提升电网接纳间歇性新能源的能力,对SMES在电力系统的应用推广具有重要意义。本论文在M-SMES拓扑结构、协调运行2个层次开展了深入研究,主要工作及成果如下:(1)明确了“模块化”的概念,从单体SMES建模的入手,在磁体和电力电子变换器两个层面延申,提出了M-SMES的拓扑结构及其控制的设计方法;(2)根据SMES磁体的不同特性和运行工况,从同步运行、分布运行、分散运行三个方面探讨了M-SMES的协调运行方式及相应的功率分配策略,并验证了该策略的有效性;(3)建立了M-SMES的技术经济性评估模型,利用该模型计算了单台大容量SMES与M-SMES的成本。介绍了全寿命周期成本模型,对比分析了蓄电池以及其与单台SMES、M-SMES组成的混合储能的总成本,说明了M-SMES在经济性上应用的可行性。