为了实现“碳达峰、碳中和”目标,新能源发电技术得到了快速发展。其中,风力发电接入电网发展势头迅猛,成为应用范围最为广泛的发电方式之一。高渗透率的风电并网,导致使系统惯性大大降低,会给电力系统频率稳定造成一定的影响。风电机组的内部结构存在逆变环节,其转子转速与系统频率呈解耦合关系,无法实现类似传统同步发电机一样的调频特性。由于风电机组的运行范围通常是保持在最大功率追踪运行,自身无法参与系统调频,所以在系统功率缺额的情况出现时不能有效提供额外功率支撑。因此,经改进后的风电机组使其具有并网的频率调整能力,对电力系统的稳定具有重要意义。风力发电机的种类众多,其中应用最为广泛的是双馈风力发电机。本文分析了双馈风机的模型结构和数学模型,将运行区间根据风速、转速和功率输出等分为不同区域,其对应不同控制方式。研究了风电机组最大功率控制运行原理以及有功备用控制的两种方法和适用范围。研究了电力系统调频的三个环节,并对单区域负载频率控制系统组成部分进行数学建模。根据双馈风机不同的运行区间制定相对应的减载控制策略参与一次调频。在额定风速以下时,通过超速控制达到减载效果,在系统存在功率缺额时,调整风电机组转子转速释放所“存储”的能量;在额定风速以上时,桨距角运行在次优工作曲线,系统频率变化时,通过控制桨距角动作控制有功输出。通过对模型预测控制器设计,利用其模型预测、滚动优化和反馈校正的优势,将模型预测控制控制器应用到双馈风电机组参与系统一次频率调节,改善双馈风电机组的惯性响应和控制有功的输出。利用MATLAB/Simulink平台搭建仿真系统,同时将具有综合惯性控制下的双馈风电机组作为仿真实验的比较对象,在恒定风速和变风速下进行仿真实验,以验证本文所提出的基于MPC控制的双馈风电机组在系统频率调节中的有效性。