可再生能源在智能电网中能否大规模并网消纳很大程度上取决于储能技术。其中,压缩空气储能技术系统容量大、建设运行成本低、使用寿命长,拥有灵活可调的储能周期且选址不受限,具有广泛应用前景与发展潜力,但传统空压设备与补热装置的效率低下的问题亟待解决;抽水蓄能技术发展成熟,储能容量大,所使用的液压设备效率较高,但往往受制于水力资源与地理环境条件。利用液体压缩气体实现等温压缩的液控压缩空气储能技术在一定程度上结合两者优势,填补两者缺陷,在理论上具有很高的效率。因此本文以液控压缩空气储能技术为核心,结合压缩空气储能和抽水蓄能系统基本原理设计了不受选址限制的高效储能电站系统,实现抽水蓄能电站的“城市化”,并命名为“城市抽水蓄能电站”。本文深入探讨了实现压强自匹配、用于液压变压传输的自耦式自适应液压变压器原理与结构,研究液压系统基于液压伺服控制的恒功率、自耦式运行控制策略,通过仿真和物理实验两个层面验证运行策略的可实现性。本文研究了城市抽水蓄能电站系统的基本原理、系统结构、关键设备及运行特征,选取空气作为能量存储介质,选取水作为能量传输载体和液体设备发电介质;通过对电气领域中自耦变压器的特性研究,映射到液压领域中,提出活塞式液压变压器的自耦运行方式,设计出自耦式自适应液压变压器并阐述其优势;研究了适用于城市抽水蓄能电站系统中液压势能转换子系统的恒功率运行控制策略和自耦式自适应液压变压器;借助AMESim平台,对液压缸与泵控装置等关键设备进行效率仿真以证明其高效适用性,设计出系统0.3MPa～1.6MPa储能目标下的自耦式运行方案,搭建仿真模型,对比三态式运行方案,体现自耦式运行方案的可行性与优势;在此基础上,搭建了系统真实物理实验平台,通过PLC编程控制帮助系统稳定运行,以物理实验进一步验证自耦式运行方案的可实现性,并收集实验数据,分析液压系统的真实物理效果,分析了自耦式运行方案物理实验平台的储能发电效率。