在能源紧缺的大背景下,风电作为应用最为广泛的清洁能源转化方式,穿透率逐年提高。由于控制技术的复杂性,以及风电出力的波动性和随机性,具有并网技术难度高,对电网的冲击大等问题。如何实现合理有效地控制和配置是解决风电大规模生产和并网的关键问题。为此,本文从风电建模、风电场参与的电力系统无功电压优化分区以及风电场提供无功辅助服务的经济问题三个方面进行了深入研究。首先,详细介绍了双馈风电机组的模型组成,并由此归纳了影响双馈风电机组无功功率容量的限制因素,结合这些限制因素以及风电机组的等效电路,推导了双馈风电机组无功容量的计算方法,得到了对应的P-Q容量曲线。其次,根据风电场参与电力系统无功电压控制的需要,提出了综合考虑风电场出力和负荷的随机波动特点,在满足系统静态无功平衡的约束条件下,基于电气距离的W缸d聚类,采用两阶段分区方法实现考虑风电场无功调节能力的电力系统无功电压分区方法。采用IEEE39标准测试系统对所提方法进行说明,与传统电压分区方法进行对比,体现了本文所提方法的优越性。然后,在所提无功电压分区方法的基础上,根据网络损耗和系统静态电压稳定裕度两个指标,结合风电场有功功率出力的波动性特点,采用粒子群算法,提出了对风电场所在分区进行无功优化的方法,采用ⅢEE标准测试系统进行了算例分析。最后,研究了风电场提供无功功率辅助服务的成本组成,以及无功功率辅助服务的计价方法。提出了考虑风电场无功成本计价的风电场参与的电力系统无功优化方法。在这个优化方法中,综合考虑了系统的网络损耗,静态电压稳定裕度和无功成本。结果表明,采用本文所提的无功优化方法,能够在考虑风电场无功成本的情况下,协调传统同步发电机组和风电场的无功功率分布,实现无功费用的最优。