近年来,风电渗透率的提高在电力系统的低碳化发展进程中发挥了重要作用。根据新型电力系统的发展目标,风力发电有望在不久的将来成为电力生产中仅次于光伏发电的主要电源。但是,风电渗透率的增高可能会导致许多技术和运营上的问题,例如,电力系统的现有条件是否足够应对风力发电间歇性引起的频率稳定问题;此外,用风力涡轮发电机代替传统的火力发电机组会造成电力系统的惯性降低。因此,风电场具备必要的调频能力变得越来越重要。在风电渗透率较低的电力系统中,风电场配合常规火电机组一起参加系统调频尚可完成系统频率稳定任务。但是,随着新能源占比的进一步提高,常规燃煤火电机组在未来电力系统中所占的比例将越来越小,这将导致风电场必须配备储能设备才能满足系统频率稳定性要求。因此,针对变速风力发电机组参与电网调频的控制策略展开了以下研究:首先提出并发展了一种新的变速风力机双馈感应发电机频率响应策略。该控制策略是通过Sugeno模糊推理系统设计的,用于帮助风力发电机组以安全的方式提供暂态和稳态功率共享,从而在频率事件中有效地支持电网。该策略包括两个模糊控制器,可以同时调节降额因子和调频方法中的下垂控制常数来协调变桨控制器和变流器。所提出的策略保证了风力发电机组具有更好的一次调频动态特性、更高的功率支撑能力,以及更好的转子速度恢复过程。这种控制策略适用于具备较精确的风速测量条件。其次,为了避免风速测量不准确的缺点,提出了一种基于叶尖速比控制和动态惯性响应的频率响应策略,风电机组的运行曲线根据频率偏差进行动态调整,该方法有助于风电机组提供可靠的瞬态响应和稳态功率,且惯性响应能够持续反映风电机组可用惯量。研究表明,此策略适用于中低风速条件下需要风电场参与频率调节的情况,验证了控制策略的安全性和有效性。为了适用于各种风速工况,进一步提出一种基于叶尖速比和降额因子动态控制的频率响应策略。该策略适用于风电场中所有风电机组参与一次调频的情况,不需要测量风速,基于改进传统下垂和惯性控制回路的方式,对风电机组叶尖速比和降额因子进行同步控制,从而提供安全的频率响应。所提出的控制策略在各种风速工况下得到了验证。最后,研究了风电调频与小型及大型储能系统联合调频的控制方法。最流行且技术成熟的小规模储能是电池存储系统,因此,本部分的研究首先提出了一种变速风力发电机组和电池储能系统联合调频的协同控制策略,该方法能够在满足系统调频需求的条件下尽量降低电池储能系统的容量,并通过仿真算例验证了所提出的协同控制方法的有效性。其次,提出了一种风力发电机组与大型储能系统即压缩空气储能系统的协同控制方法,该方法主要有助于利用风电机组快速惯性支持的优点,并利用压缩空气储能系统弥补风电机组在满足频率稳定点控制的局限性。所提出的协调方法旨在改善整体频率响应,减轻风力发电不确定性的影响。此外,它有助于解决风电机组中速度恢复系统与频率调节信号之间的矛盾问题。在不同的情景和负荷情况下,验证了所提出的协调方法的有效性。