随着我国构建新能源为主体的新型电力系统战略目标的提出,风电参与调频逐渐成为保证高比例新能源电力系统频率稳定安全的必然趋势与迫切要求。风电出力的波动性导致风电调频能力也具有波动性,如何对风电调频能力进行量化评估,进行风电与常规电源一次调频的协调控制研究,亟需解决。本文针对直驱式风电机组,就调频能力评估方法、风电调频控制策略和风电场与常规电厂联合一次调频的协调控制问题展开了研究。根据直驱式风电机组的工作原理,建立了直驱式风电机组的数学模型,包括本体模型、稳态控制模型、故障穿越控制模型和调频控制模型。在仿真平台上搭建了直驱式风电机组的全时域仿真模型,依据风电机组仿真模型建模导则,采用实际机组的低电压穿越实测数据和一次调频实测数据对仿真模型的有效性进行了验证,结果表明,各项偏差能够满足要求,仿真模型能够很好的反映实际风电机组的动态特性。分析了风电机组参与系统调频的机理,研究了风电参与调频时系统频率的响应过程。研究了风电机组综合惯量控制和一次调频控制参与系统频率调节的机理,对发生频率扰动后,高比例风电系统的频率响应过程进行了分析。分析了风电调频关键参数对系统频率响应特性的影响,根据系统频率响应过程中各参与环节作用情况,考虑调频死区,划分系统频率响应阶段,对系统频率响应过程和频率响应关键评价指标进行了解析。对超速风电机组的频率调节能力进行了量化评估研究,提出了一种计及调频能力的风电机组综合调频控制策略。考虑风电机组转子转速限制,分别对运行于不同风速工况下的风电机组对不同类型频率扰动的调频能力进行了量化评估研究。基于调频能力量化评估结果,提出一种结合虚拟惯量控制和一次调频控制的风电机组综合调频控制策略,通过仿真验证了所提方法的有效性。研究了风电机组与同步发电机组一次调频的协调配合控制问题。通过对系统中风电的调频能力进行量化评估,进而提出一种考虑风电调频能力的风电场与常规电厂联合一次调频的协调控制策略,根据风电调频能力评估结果,结合系统有功出力水平,确定系统的调频能力状态,依据系统风电调频能力状态设定同步机组的调频参数。仿真结果表明,所提策略能在保证系统频率稳定水平的前提下,发挥风电的调频能力。