随着社会的发展,能源的消耗,发展新能源迫在眉睫。风能是目前新能源中发展最快的清洁能源,也是最具有开发价值的可再生能源之一。风能是典型的随机性和间歇性能源,风电并网会给电网带来巨大冲击,影响电网的稳定运行,使输出电压的质量降低,因而成为制约风电发展的瓶颈。在风力发电中引入储能系统,利用其动态吸收能量并适时释放的特点,改善风电场输出功率的可控性,提升电网的稳定性,已成为解决该问题的有效手段。本文利用平面涡卷弹簧在受载卷紧时将机械能转变为变形能,卸载时又将变形能转化为机械能的特点,提出了一种基于平面涡卷弹簧的机械式弹性储能-发电系统方案,并以其关键部件—平面涡卷弹簧为研究对象,进行了如下研究：首先,对机械式弹性储能-发电系统方案进行评价和可行性分析,在方案设计的基础上,建立平面涡簧的力学模型,研究其特性曲线及储能密度计算方法,得到平面涡簧的基本设计数据及储能密度的大小其次,考虑到平面涡卷弹簧的形状特点,将其等效成曲梁并建立了有限元模型,通过对其进行有限元应力分析和模态分析,得到了平面涡卷弹簧在受载发生扭转变形时横截面上的应力分布、固有频率和前20阶振型；最后,通过建立平面涡卷弹簧的实体模型,以ADAMS软件为平台,运用柔性体理论,对平面涡卷弹簧进行了动力学特性分析及仿真研究,得到了在施加恒定角速度条件下,该平面涡卷弹簧的刚度曲线和储能曲线。本文研究成果为储能装置的优化设计及机械式弹性储能-发电系统的实现奠定了基础。