近些年来，在煤、石油、天然气等常规化石能源日益枯竭和环境恶化的双重压力下，我国可再生能源尤其是风能发展迅速。但是风能发电功率依赖天气，具有较大的间歇性、波动性和随机性。将大规模风电接入电网会给其经济和稳定运行带来一系列的挑战。然而，合理利用广域风能时空互补性能够有效地降低其输出功率波动，从而减弱其给电力系统带来的不利影响。本文对基于实际气象和电网数据，对中国广域风能时空互补性及其对电力系统的影响进行了研究，本论文主要内容如下:　　(1)基于气象资料，在时域上对中国广域风能小时及分钟时间尺度下的输出功率进行了模拟，利用各种统计指标和研究方法对中国广域风能在小时及分钟时间尺度下的时空互补性进行了调查研究。　　(2)基于气象资料，在时域上对中国广域太阳能和风能小时时间尺度的时空互补性进行调查研究，量化了其对平滑功率输出波动产生的影响，基于华东电网研究了其对传统电源备用需求和风能发电功率预测等带来的影响。　　(3)在频域上基于气象数据，建立了风机以及风电场更短时间尺度（秒级）下的输出功率模型，从频域角度研究了广域风能时空互补性给输出功率波动带来的影响。　　(4)建立了考虑广域风能时空互补性的交直流混合电网机组组合模型，以江苏电网为例，定量分析了广域风能时空互补性对交直流混合电网经济运行带来的影响，探讨了广域风能时空互补性影响交直流电网经济运行的原因。　　(5)建立了包含风电的电力系统小干扰概率稳定性评估模型和基于“时-频”转换方法的频率稳定性评估模型，以江苏电网为例研究了广域风能时空互补性给电力系统稳定性产生的影响。　　(6)分别建立了电网调峰、调频约束的电网风能渗透率极限评估模型，以江苏电网和华东电网为例，分析了广域风能时空互补性对电网风能渗透率极限的影响，并研究了采用弃风、利用储能、改变电源结构等方式给电网风能渗透率极限的影响。