可再生能源的迅猛发展对电力系统的的电能质量、稳定性、容量备用等提出了挑战。电池储能技术以其响应快、效率高、相对成熟等特点成为可再生能源高渗透率电网运行的关键环节之一。基于模块化多电平变流器(Modular Multilevel Converter,MMC)的电池储能系统具有输出电压谐波含量小、开关器件电压应力小、具备故障容错能力等优点,适用于高压大容量储能场合。电池模块间的不一致引起的"短板效应"是制约电池储能系统的安全稳定性和容量利用率的瓶颈因素,MMC电池储能系统的模块化结构有助于降低电池模块电压,削弱"短板效应",且通过对子模块的功率独立控制能够实现电池模块间的均衡。本文针对MMC电池储能系统及其控制策略开展了以下研究:首先,对MMC电池储能系统的拓扑结构和基本工作原理进行了分析,建立了数学模型,推导了电池端与交直流端的功率关系,分析了电池模块功率与直流环流及一次交流环流的关系,为控制策略的设计提供理论基础。其次,在功率关系分析的基础上提出了MMC电池储能系统的功率控制策略,包括交直流端控制及电池模块功率独立控制。本文以零序电压注入法或控制直流环流的方法调整各相总电池功率,通过控制一次交流环流调节上下桥臂电池功率,同时推导了不含零序分量的三相一次交流环流,通过调节子模块输出电压比例再分配桥臂内电池模块功率。仿真验证了该功率控制策略的有效性。再次,针对电池模块间荷电状态(State of Charge,SOC)不一致的问题,在电池模块功率独立控制的基础上提出了三级SOC均衡控制策略,包括相间均衡、桥臂间均衡和桥臂内均衡,通过引入SOC反馈修正各级功率指令。接着本文分析了各级SOC均衡之间的相互影响。针对子模块发生故障情况提出故障容错运行工况下的SOC均衡控制策略。仿真验证了 SOC控制策略在正常及故障容错工况下的有效性和各级SOC之间的相互影响关系。最后,本文搭建了3相24模块的实验样机,对样机的软硬件及控制系统进行了介绍。在该实验样机上对电池模块功率独立控制和储能系统多重化运行模式进行了实验验证,实验结果验证了所提功率控制策略的有效性。