随着能源危机和环境气候问题的日益突出,以风能和太阳能为代表的新能源得到了广泛的关注。由于风能和太阳能在时间和空间上具有良好的互补特性,相对于单独的风力发电或太阳能发电,风光互补发电系统具有更高的能源利用率,对于扩大电力供给渠道,深度实现能源转型,具有十分重要的现实意义。本文以当前新能源在电网中的渗透率不断提高为背景,面向进一步改善发电系统运行状况,结合储能装置,对风力发电、太阳能发电实施有效的能量整合,主要针对并网型风光互补发电系统中,风电侧直驱式永磁同步发电机发电效率提升、复杂外界条件下的光伏发电运行动态响应性改善、不平衡电网下的并网逆变器多目标协同控制、储能装置充放电优化等问题开展深入研究,主要进行了以下工作:1)为抑制风电侧发电机的转矩脉动并提高直驱式风力发电装置的运行效率,将模型预测控制应用到永磁同步风力发电机中,提出一种考虑发电机损耗的运行能效优化算法。在传统模型预测直接转矩控制的基础上,结合永磁同步发电机损耗模型定义定子有功电流预测值,用于获取发电机电磁转矩预测值,并通过求取系统最小损耗工作点得到定子有功电流设定值,结合最佳特性曲线的最大风能跟踪方法得到发电机电磁转矩设定值。进而,依据所设计的代价函数选取最优电压矢量,使发电机在降低转矩脉动的同时,保持最小损耗状态运行。以表贴式永磁同步发电机为例,进行速度阶跃、转矩阶跃和运行损耗情况的仿真验证,并进行对比分析。2)针对现有的太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪控制方法在复杂光照、温度条件下易陷入局部极值点,导致动态响应性变差,以及在发电运行过程中需引入人为操作等问题,研究并验证了不同光照强度与温度条件下,最大功率点电压与标准条件下开路电压的数学关系,并在此基础上,提出一种充分满足多种外界条件下的采用步长动态匹配方法的最大功率点跟踪策略,并对所提控制策略进行仿真对比验证。3)在并网侧,为改善逆变器在不平衡电网下的运行性能,提出了一种考虑并网电流幅值限制与不平衡电压快速分离的逆变器多目标协同控制策略。首先,在建立协同控制数学模型的基础上,加入并网逆变器电流峰值安全限制机制,结合状态切换因子对功率参考值实施动态调节;其次,通过引入递归自调用与等效运算替代的方式,降低不平衡电网电压正负序分离的在线计算量,提高算法整体运算效率,并基于该正负序分离方法,设计了逆变器电流内环控制器;最后,对所提算法进行仿真对比验证。4)针对平抑新能源出力随机性和间歇性波动过程中,存在的波动率过度调整以及采用传统自适应动态规划算法时,易陷入局部最优的问题,提出一种加入深度学习自适应动态规划算法的新能源平稳出力控制策略。首先,采用功率波动率反馈控制,对一定时间尺度下的新能源并网功率波动率进行初次平抑;其次,引入深度信念网络对传统自适应动态规划算法进行改进,并对储能系统充放电功率进行二次修正,使储能装置的充放电动作更为合理;最后,在集中式并网和分散式并网两种场景下,进行多算例对比分析,对所提算法进行充分验证。5)为实际验证风光互补发电系统各环节优化控制算法的可行性与有效性,在已有开发平台的基础上,补充部分实验硬件,设计了一套小型风光互补发电系统物理实验装置,对风电侧考虑损耗的永磁同步发电机运行能效优化算法以及光伏侧基于步长动态匹配原理的最大功率点跟踪策略进行实验验证,并以风电侧和光伏侧的实际输出功率曲线为实验对象,结合储能装置,检验基于深度学习自适应动态规划算法在平稳新能源出力方面的有效性,最后,结合设置的不平衡电压工况,对并网逆变器多目标协同控制策略进行验证。