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随着大规模风电接入输电网，风电场与电网之间的相互影响随之增大。储能系统为风电场并网稳定运行提供了有效的解决途径,其中全钒液流电池(Vanadium Redox Flow Battery，VRB)储能具有寿命长、效率高等优点而备受关注。为了提高含VRB储能系统的风电场安全稳定运行能力，一方面需要研究VRB储能系统运行特性及其安全控制策略；另外一方面，需要研究储能系统和风电场的协调控制。基于此，本文围绕VRB储能系统运行特性和安全充放电控制，及其在风电场运行中的故障穿越及平滑控制策略开展研究，其研究成果对提高VRB的安全运行以及风电场的稳定运行能力具有重要现实意义。 本文主要内容包括： ①在掌握VRB系统工作原理的基础上，建立VRB的等效电路模型，仿真验证其充放电特性，分析本体VRB在不同充放电功率下的堆栈电压、端电压和充放电效率特性，为进一步开展VRB系统应用研究奠定基础。 ②为了提高VRB的充放电安全控制能力，建立含DC/DC变换器的VRB恒功率、恒压、涓流切换模式，并提出三阶段安全充放电控制策略，研究VRB系统在恒功率下的动态响应能力及端电压特性，并与无切换充放电控制策略进行比较和验证。 ③为了研究含VRB储能系统的双馈风电机组低电压穿越(Low Voltage Ride Through，LVRT)运行性能，从电网导则及 LVRT测试要求出发，研究双馈发电机定子侧和网侧变流器输出无功电流能力及其变化规律，提出LVRT期间变流器的无功电流分配算法及功率控制改进策略，并进行仿真比较和样机测试验证。在此基础上，建立含VRB的双馈风电机组LVRT仿真模型，分析比较VRB储能系统提高风电机组LVRT的运行能力。 ④针对大容量风电场用多级VRB储能系统的功率分配控制问题，以每级VRB组的荷电状态及端电压为约束条件，提出确保每级VRB系统安全充放电的功率分配控制策略，并与传统功率平均分配策略进行比较和验证。在此基础上，进一步为不同VRB储能容量对平滑风电场功率波动效果的影响进行仿真分析。 上述研究内容为VRB储能系统及其在大容量风电场并网中的应用奠定理论研究基础，也为提高风电场低电压穿越和功率波动平滑的运行能力提供技术支撑。