随着可再生能源的广泛渗透和分布式供能系统的蓬勃发展,储能在改善供能质量、提高系统可靠性、提升能源利用率等诸多方面日益显示出强大而不可替代的作用。然而,受限于技术发展,目前尚没有一种储能形式可同时满足能量密度、功率密度、使用寿命以及成本等多项指标,复合储能技术应运而生。本文设计了一种由压缩空气储能、蓄电池和超级电容组成的复合储能系统,围绕其容量配置和能量管理的问题开展研究,给出了一套含压缩空气储能的复合储能系统一体化设计方法,主要研究内容如下:首先,给出了包括经济性、节能性等指标在内的复合储能系统性能评价准则。重点分析了压缩空气储能系统内部多种能量的流动与电池等效循环周期的折算方法等。对比分析了小波分析法和希尔伯特-黄变换法等非平稳信号分析法,并将集合经验模态分解法作为希尔伯特-黄变换的改进应用到复合储能功率分配中。给出了多时间尺度的能量管理策略,该方法以经济性和节能性为目标,优化压缩空气储能出力计划,即长时间尺度日前调度;以维持储能能量状态平衡为目标,结合非平稳信号分析得到各储能设备的能量分配,即短时间尺度滚动优化。然后基于上述内容,充分分析储能系统配置与运行关系,给出了一种含压缩空气储能的复合储能系统两级一体化优化设计方法。容量配置级根据系统的源荷状态,结合不同评价指标对接入微网的储能设备和微网发电设备容量进行优化;运行级以设计的容量配置作为输入,优化系统运行的参数和策略,经过多次迭代使系统的容量配置和运行控制达到最优。最后,典型算例仿真实验结果表明,一体化设计可以有效匹配系统的配置和运行,为复合储能系统接入微网的设计问题提供了一种有效的解决方法。