随着互联电网的规模不断扩大，电力系统低频振荡问题成了严重威胁到互联电网安全稳定运行的突出问题之一，因此，有必要深入研究抑制电力系统振荡的方法和手段，而飞轮储能技术的发展为此提供了新的思路和有效的技术支持。本文提出应用飞轮储能系统（FESS）来抑制电力系统低频振荡，为抑制低频振荡提供了新方法和手段，对电力系统的发展有着重要和深远的意义。　　 本文在建立了FESS的动态数学模型、推导了含FESS的多机电力系统的全系统Pillips-Heffron线性化模型基础上，研究了FESS的PI控制器参数的优化设计和FESS抑制低频振荡的机理。并在机理研究的基础上，对FESS抑制区域振荡、单个FESS抑制系统多模态振荡的应用以及电力系统稳定器（PSS）与FESS阻尼控制器协调优化等问题展开研究，并取得如下主要成果：　　 （1）提出应用改进粒子群优化算法（IPSO）优化设计FESS的有功和电压的PI控制器参数。IPSO算法通过混沌初始化、迭代中加入混沌扰动和自适应调整惯性权重系数来克服传统PSO算法效率低、易陷入局部极值和算法早熟等缺陷。基于IPSO算法，以有功和电压控制器响应的ITAE（Integral of time multiplied by the absolute value oferror）指标最小为目标函数，对FESS的两个PI控制器参数进行优化。并以单机无穷大系统和四机系统为例，通过非线性仿真分析验证了优化结果的有效性。　　 （2）应用阻尼转矩分析（DTA）法结合线性模式分析法从理论上分析FESS抑制电力系统低频振荡的机理。该方法分析了阻尼转矩产生、分配和传递的全过程，即FESS通过对各台发电机提供阻尼转矩，然后通过每台发电机将阻尼转矩转化为对模式的阻尼，清晰地揭示了FESS抑制电力系统低频振荡的机理，为应用FESS抑制低频振荡奠定了理论基础。　　 （3）提出应用FESS抑制电力系统的区域振荡。文中提出应用基于DTA结合模式分析法的阻尼转矩指标（DTI）的选择FESS安装地点、控制回路和反馈信号的鲁棒性方法，并在此基础上应用推广相位补偿法对阻尼控制器参数的鲁棒性整定。以四机系统为例，特征值分析和非线性仿真都验证表明了FESS抑制区域振荡的有效性。　　 （4）提出应用单个FESS抑制电力系统的多模态振荡。针对FESS具有有功和电压两个独立的控制回路，提出在两个控制回路上分别附加阻尼控制器以分别抑制不同的振荡模式，达到单个FESS抑制多模态振荡的目的。应用模态控制理论，通过对可控性指标的分析和比较，为各弱阻尼模式分别选定了相对有效的有功或电压控制回路以及相应的反馈信号，并应用IPSO算法，以各弱阻尼模式的最小阻尼比最大化为目标函数，协调优化各阻尼控制器的参数。以四机系统为例，特征值分析和非线性仿真都表明了FESS抑制系统多模态振荡的有效性。　　 （5）提出应用加入模拟退火思想的IPSO算法（AIPSO）协调优化FESS阻尼控制器和PSS的参数。AIPSO算法是在IPSO算法中加入模拟退火思想，以提高算法的全局搜寻能力和寻优效率。在多种运行方式下以机电振荡模式最小阻尼比最大化为目标函数，并保证所有特征值的实部为负和非机电振荡模式满足一定的阻尼比，将PSS和FESS阻尼控制器参数协调优化转化为一个含有约束条件的最优化问题，并应用AIPSO算法求解。以四机系统和新英格兰39节点系统为例，验证了算法的有效性和一定的鲁棒性。　　 （6）探讨FESS容量对低频振荡的影响，并提出应用分布式FESS解决因单个FESS容量不足而影响抑制低频振荡的效果。应用AIPSO算法分别对分布式FESS阻尼控制器间的参数和分布式FESS阻尼控制器与PSS参数的协调优化，四机系统算例表明经协调优化后，分布式FESS具有改善因单个FESS容量不足造成的抑制低频振荡效果变差的能力。