当发生电网大范围停电事故时,需要尽快通过黑启动使电网恢复正常工况。通常来说水力发电场是承担电网黑启动电源的理想选择,但我国部分地区水资源匮乏,而风能资源相对丰富,可以选用风力发电作为黑启动电源。由于风电机组本身并不具备自启动能力,需要为风电场配置大容量电池储能装置,从而实现自启动。含储能的大型风电场进行自启动时,需要对电力设备进行空载充电,而空载充电时会不可避免的产生一定的过电流、过电压问题,可能会导致风电场的自启动失败进而导致黑启动无法进行。同时自启动完成后并网并带动其它电场启动时,电网中的发电容量不大,且电网结构不稳定,电网处于一个弱电源、弱联系的状况,其它机组与负荷的投入会使系统存在一定的扰动,多频段的功率振荡问题无法避免。这些问题都可能导致黑启动失败,电网无法及时恢复。如果能发挥储能装置的功率响应快速、控制方便等优势,能够有效提高风电场自启动的安全性与可靠性,同时可以对弱电网中存在的多频段振荡的进行阻尼控制。本文主要进行以下研究:(1)分析和建立永磁直驱风电机组以及储能装置的数学模型。基于MATLAB/Simulink建立风电机组的仿真模型,包括机械部分模块、电气部分模块以及控制模块,同时建立储能装置的仿真模型,包括电气部分模块以及控制模块。(2)研究风电场自启动中变压器空载充电时存在的励磁涌流以及和应涌流问题。分别针对风电机组的箱式变压器和风电场的主变压器设计不同的基于储能装置的抑制策略。对于多组箱式变压器的空载充电提出储能装置的零起升压控制策略,并通过仿真验证不同启动方式下励磁涌流的状况;对于主变压器的空载充电励磁涌流问题设计储能装置吸收励磁涌流控制策略,并通过仿真验证储能装置对励磁涌流的吸收效果。(3)研究风电场启动后进行并网时空载输电线路充电存在的过电压问题。分析合闸操作过电压的产生机理,设计基于储能装置的空载合闸过电压抑制方法,实现空载输电线路的首端电压逐渐增大从而抑制线路产生过电压。通过仿真验证基于储能装置的合闸操作过电压抑制策略。(4)研究黑启动初期的弱电网中存在的多频段振荡问题,利用含储能大型风电场中的储能装置,设计多频段阻尼控制方法。利用储能装置的多频段阻尼控制策略,对电网动态注入有功功率和无功功率,抑制弱电网中的多频段振荡。通过仿真验证基于储能装置的多频段阻尼控制策略。