随着化石能源存储量的迅速减少，世界各国开始大力发展可再生能源，取之不尽、用之不竭的太阳能已经成为解决能源问题的重要来源。但是目前光伏发电技术应用中还存在诸多问题，如光伏电池稳定性差、能源利用率低。光伏发电系统中常用的储能器件铅酸蓄电池也存在维护困难、功率密度低等问题，大大限制了光伏发电系统的应用。本文设计了一种基于超级电容器储能的最大功率点跟踪系统，利用超级电容器容量大、可无限次循环充放电的特点，将超级电容器与功率器件组合成的功率变换电路接入光伏阵列与负载之间，通过补偿光伏电池输出电压来改变光伏阵列输出特性，从而控制光伏发电系统完成最大功率点跟踪。在仿真软件中进行了基于超级电容器储能的最大功率点跟踪仿真，结果表明该方法跟踪速度快、精度高，并且具有良好的稳定性，能适应不同的环境条件。在最大功率点跟踪系统的基础上设计了一种使用超级电容器作为储能系统的光伏发电系统，分析了系统的能流策略，选择双向半桥直流变换器作为超级电容器储能系统的充放电控制器。本文设计了光伏发电系统硬件电路和软件流程，并对系统进行仿真实验，仿真结果表明基于超级电容器储能的光伏发电系统具有良好的可靠性和稳定性。