近年来随着风能、太阳能等可再生能源发电的大规模应用,电力系统对储能技术的需求越来越强烈,因此储能技术在电能发展中不再只起到锦上添花的作用,而逐渐成为一种必须。超级电容器因具有功率密度高、寿命长、充电迅速等优点而日益受到电气工程领域专家的重视。但是,目前超级电容器还处于研发试用阶段,主要原因是电压均衡板和充放电控制器的设计不完善,不能被更广泛的应用在发电系统中。本文首先针对单体串联电压均衡问题,在总结了现有超级电容器电压均衡方式的基础上,设计了一种简单实用的超级电容器均压电路,并利用Saber软件建立了其仿真模型,通过仿真验证了其均压方法的有效性。为超级电容器串联均压电路提供了新思路。在分析了直流变换器拓扑结构及特性后,选取具有代表性的双向DC/DC变换器作为光伏发电储能系统中超级电容器组的充放电电路;利用状态空间平均法建立超级电容器组储能系统的小信号线性模型,设计双闭环恒压限流控制策略;并基于Matlab/Simulink仿真工具箱对超级电容器充放电电路进行建模仿真分析,验证了双闭环恒压限流控制策略对超级电容器组的充放电电压电流可以进行有效控制,为下一步进行基于超级电容器的太阳能储能装置研究打下一定的基础。最后,利用Matlab/Simulink仿真工具箱对基于超级电容器组储能的光伏发电系统仿真建模与分析。仿真结果表明,强光下,光伏发电系统直流母线对超级电容器组充电;弱光时,超级电容器组对直流母线放电,保证了光伏发电系统运行的可靠性。