环境保护与社会发展的矛盾,使以风电为代表的清洁能源得到推广及应用,对资源节约、环境保护及经济发展具有重要意义。风电大规模并网时,由于风机特有的功率解耦运行方式,使其转子转速无法响应电网频率的变化,降低了电网的调频能力;同时,随着风电渗透率的提高,风电功率的波动性也给电网的安全运行带来影响,对传统火电机组主导的自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)提出更大的挑战。本文从风电参与电网调频的风机功率输出控制方法与适应于风电参与调频时的自动发电控制方法两个方面展开研究,具体内容包括:首先,在AGC系统基本原理、构成、控制策略及目标基础上,详细叙述了火电机组和风电机组各部分数学模型,并以此构建了含风电的互联AGC系统模型。然后,根据风电参与电网调频时对风电功率输出的控制需求,分析了用于风电输出调整的次优功率跟踪(Optimal Power Point Tracking,OPPT)与桨距角控制机理,并在传统OPPT基础上,提出了叠加电力系统频率二阶导数的风机快速频率响应OPPT(Fast Frequency Respond OPPT,FFR-OPPT)控制方法;同时,为了使风机在一次调频过程中不仅能进行惯性响应,还能够利用桨距角的调整作用给予电网稳定的频率支撑,并尽可能减少调整过程中的机械磨损,设计了风机桨距角与FFR-OPPT综合控制方法;风机一次调频仿真说明了所提方法的有效性。第三,考虑到大规模风电并网所带来的不确定性影响,将模型预测控制和二自由度PID(Two degree of freedom PID,2-DOF-PID)相结合,设计了基于预测优化2-DOF-PID的AGC控制方法。一方面,以PSO算法进行参数优化的2-DOF-PID控制器,能有效提高AGC控制的针对性;另一方面,2-DOF-PID控制器与预测控制模型的融合,能有效提高AGC控制器在线优化的处理能力。最后,在桨距角与FFR-OPPT共同控制风机输出,以及预测优化2-DOF-PID控制器基础上,进行了风电参与的AGC系统综合。以Matlab/Simulink环境构建三区域互联AGC系统进行风电参与下的AGC效果验证,仿真结果表明:所提风机输出控制方法在参与AGC调节过程中,能更快速的进行风机惯性提取,对频率偏移具有更好的抑制作用;而预测优化2-DOF-PID控制器能有效的改善大规模风电接入下的AGC调频效果,更好的应对风电并网所带来的不确定性影响。