随着电力电子技术的不断革新,以风力发电系统为代表的可再生能源技术得到了快速发展。现阶段,风电场与风电场群已成为我国“十三五”规划中清洁能源建设的重要组成部分。然而,由于风力发电系统融合了大量电力电子装置,是离散时间、非线性动态混杂系统,传统的电网仿真模型与分析手段已不再适用于新形势下的电力系统;另外,考虑到风电出力的随机波动性,风力发电系统对电网的规划、建设与运行带来了新的技术挑战。为开展在高风电渗透率下电力系统动态特性的研究,首先要对风电机组与风电场的特点具有深入、全面的认识,因此需要建立风电系统各个时间尺度下的数学模型。目前,电力系统相关部门往往已具备详实的电网模型数据,但缺少实用、科学的风电并网模型,难以分析大规模风电系统并网规划、建设和运行等技术问题,因此亟需有关风电并网模型的构建、分析与应用等研究资料。为适应这一趋势,我国主流的电力系统综合仿真软件PSD-BPA陆续推出了面向系统分析的各类风机暂态仿真模型。然而,由于现有的应用与讨论还集中在旧版本的封装模型,缺乏对新一代风机模型的机理特性、构建方法和分析验证等研究,影响了当前电力系统规划和运行仿真数据库对风电能源的接纳进程。本文旨在解决BPA新型风机模型建立、分析与应用方面的问题。首先,通过对BPA核心功能的解读,论证潮流与暂态稳定计算的关系,提出聚合等值理论的应用方法;同时,聚焦BPA模型的关键细节,完成各模块从物理概念到数学模型的特性解析;随后在理论分析的基础上,以时域仿真为手段对新型风机模型的参数影响、暂态特性进行了深入研究,并以此为依据讨论BPA风机模型的搭建法则;最后,对所建风机模型进行了对比验证与实例应用分析,包括动态干扰情况下的功率控制特性、与实测数据的对比、不同类型的风机暂态稳定性能,并针对风电出力的随机波动性与当前BPA潮流计算的不足,研发了一种稳定、高效的时序潮流计算策略与实现方案。本文研究内容是对BPA风电模型原理与应用的多方面解读,有助于完善相关部门对该软件的理解认识,提高风电建模水平。