风能、太阳能等可再生能源发电项目的日益增加,为社会和经济的发展带来巨大的效益,但是可再生能源因其特有的间歇性和波动性,在并网运行时会对电网的稳定性和可靠性带来冲击。而解决这一问题的主要技术之一就是储能技术,其中压缩空气储能系统因其环境友好性、经济性和可靠性等优点得到广泛关注。本课题首先论述了压缩空气储能系统的研究背景和意义,讨论了其研究和发展现状,并针对微型压缩空气储能系统释能过程作了详细概述。根据释能过程理论分析,建立储气室、膨胀机和发电机动态数学模型,并在Matlab/Simulink中根据各个组件基本数学模型搭建释能过程动态仿真平台。应用热力学分析方法对微型压缩空气储能系统的能效进行分析:包括储气室能效分析、涡旋式膨胀机的能效分析和永磁同步发电机的能效分析。针对释能过程的能效分析,对微型压缩空气储能系统释能过程的控制策略进行研究,分别对系统转速、最大输出功率与功电转换效率优化控制进行讨论。通过搭建微型压缩空气储能系统释能过程实验平台,对释能过程膨胀机与发电机的耦联关系进行实验,并对动态仿真模型进行验证。根据实验结果和分析,证明了微型压缩空气储能系统释能过程中涡旋式膨胀机与发电机的耦联模型和释能过程动态模型的正确性,揭示了涡旋式膨胀机与发电机的耦联输出特性,对微型压缩空气储能系统的应用具有一定的意义。