与常规同步机组运行特性不同,风力发电具有强随机、弱可控以及弱抗扰特性。大规模风电并网将会使得电力系统的运行特性发生实质性变化,含有大规模风电并网电力系统的安全稳定性将会受到严重威胁。如何保障含风电电力系统的安全稳定运行成为了一个亟待解决的关键问题。储能技术具有快速功率调节能力和强致稳性,是一种改善含风电电力系统安全稳定性的有效手段。因此,本文将开展利用储能技术提高含风电电力系统安全稳定性方面的研究。本文首先分别介绍了风电和储能技术的研究现状以及发展趋势,归纳总结了含风电电力系统存在的主要安全稳定问题及储能技术在其中的应用现状,进而提出了本文的研究思路。本文重点从利用储能技术改善风电场快速频率响应特性、辅助风电场低电压穿越以及提高含风电电力系统功角稳定特性的控制策略与实现方法这三方面开展了研究,主要研究工作和取得的成果如下：(1)在定义风电-储能系统虚拟惯量的基础上,通过理论推导和分析得到了使得风电场具有和等容量同步发电机相似惯量响应特性的最小储能功率容量需求。基于模糊逻辑控制方法设计了一种利用储能装置补偿风电场惯量和辅助其参加快速频率响应的控制策略。该控制策略减小了储能装置在参与系统频率调整过程中的最大有功输出,使得储能容量能够等于上述理论分析最小值。仿真分析表明：风电场只需要配备功率容量为其额定装机容量5%的储能装置就可以具备和等容量同步发电机类似的惯量响应特性。(2)在风电场低电压穿越期间,风电场根据并网导则向系统注入无功电流可能会导致锁相环控制的风电系统发生频率失稳现象。通过建立低电压穿越期间风电系统的详细数学模型,揭示了风电系统发生失稳的形成机理。基于此,设计了一种利用储能装置改善风电场低电压情况下注入电流特性的稳定控制策略,该控制策略通过维持风电场并网母线点处频率稳定,可为风电场内所有风电机组提供了频率稳定的锁相信号,从而避免了风电系统发生频率失稳现象。(3)建立了含有锁相环动态特性的双馈风电机组外送系统小扰动分析模型,分析了双馈风电机组不同运行状态、并网点强弱以及锁相环参数对系统稳定性的影响规律。研究表明风电机组锁相环回路发生振荡可能是风电经过长距离输电线外送发生振荡频率为10Hz左右功率振荡现象的诱因。且双馈风电机组并入的电网越弱、锁相环参数越大越容易导致含风电电力系统发生这类功率振荡。为了有效抑制这类功率振荡,基于相位补偿原理设计了一种储能阻尼控制器,并仿真验证了其有效性。(4)采用含有锁相环的双馈风电机组详细模型,从风电并网改变系统潮流以及影响附近同步发电机电磁转矩两方面分析了风电并网对常规机组间小扰动特性的影响规律。研究表明大多数情况下大规模双馈风电机组并网将会恶化同步发电机组间的阻尼水平。为了设计应对含风电电力系统运行工况灵活多变的阻尼控制器,建立了含有风电和储能的电力系统暂态能量函数,并以系统中暂态能量衰减为目的提出了一种基于能量函数的储能阻尼控制器。4机2区域含风电测试系统仿真结果表明：所设计的储能阻尼控制器在各种运行工况下均能够有效改善含风电电力系统中常规同步发电机组之间的振荡特性。