本发明提供了一种高压体系百兆瓦级电池储能系统及优化、控制方法，包括多相式结构，所述多相式结构的每一相自上而下分为多层空间；每层空间内设置有电池模块；电池模块连接H桥变换器的直流端；每一相上的H桥变换器级联而成。本发明单相储能设备容量大，多相并联可构成百兆瓦级电池储能电站，电站结构简单，协调控制容易，控制环路模型与耦合低、不易引发系统稳定性问题。控制系统分层少，信息传递延时小，响应速度快。储能系统可无变压器直挂10～35kV电网，系统整体效率高。通过链式变换器可对电池堆进行分割管控，安全性好，电池堆小，堆内环流小。