随着风电等新能源大量替代传统同步机,电力系统惯量降低,调频能力弱化,频率失稳风险增加。风电可以通过利用转子动能或预留备用功率的方式来为系统提供频率支撑。然而,由于风电机组通过电力电子接口并网,其调频特性与传统同步机有明显不同,这也将使得电力系统频率动态机理复杂化,难以分析频率响应特性。此外,风电机组释放转子动能为系统提供有功支撑后,若调频控制策略设计不合理,其转速恢复时可能引起频率二次跌落,不利于系统频率稳定。因此,为提升高风电渗透率电力系统运行的安全性以及频率稳定性,需要研究考虑二次跌落的系统频率响应特性分析方法,并对风电调频控制策略进行优化。主要完成工作如下:（1）以双馈风电机组为例,对风电参与系统一次调频过程的有功响应进行分析。首先建立双馈风电机组运行控制模型,结合该模型与典型的惯量下垂调频控制策略,分析风电机组频率支撑与转速恢复过程中具体的有功动态响应,并从系统设备侧支撑功率减小与扰动侧不平衡功率增加两个角度分析风电机组在转速恢复阶段引起系统频率二次跌落问题的原因。上述分析为后续系统频率响应分析提供模型基础。（2）对考虑二次跌落的系统频率特征进行量化评估研究。首先,为降低系统频率响应解析难度,提出统一结构模型以近似表征同步机、风电机组等各种发电设备的功率响应;并通过等效设备法,将风电机组不同转速恢复策略产生的复杂功率扰动等效到设备侧处理并利用统一结构化简。基于此,解析系统频率轨迹并量化评估频率平均变化率,一次、二次跌落最低点等频率响应特征。研究表明,所提方法可以准确分析风电不同占比与不同转速恢复策略下的系统频率响应特性,从而为调频控制策略优化提供理论指导。（3）在考虑频率两次跌落情况下,对风电调频控制策略进行优化研究。首先,针对转速恢复环节,提出考虑风速与转速偏移的变参数PI控制方法,可以在实现转速平稳恢复的同时减小对频率二次跌落的影响;进一步,针对调频控制环节,在综合考虑两次频率跌落的情况下,以提升最低点为目标,并考虑转子动能约束及出力约束,建立优化问题整定风电惯量下垂调频控制参数。研究表明,所提方法可以有效提升两次频率最低点,更好地支撑系统频率。