随着国家新能源政策不断贯彻实施,大力发展风电成为解决中国能源问题的趋势所在。但由于风电本身受自然因素的影响,其输出功率存在波动性,预测不准确等一系列不可控的特点,降低了利用风电场发电的可靠性。为了解决单一风电接入电力系统导致的频率不稳定问题,在风力发电系统中接入储能系统,利用储能系统出力快速和运行稳定等优良技术特性,来弥补风电机组不可控的缺点,及时支撑系统频率处于稳定状态。但考虑到储能成本较高,需要研究风储协调调频优化控制策略,以减少风电场中储能容量的配置,提高经济效益。本文基于虚拟同步机技术开展研究,主要研究内容如下:(1)研究储能虚拟同步机控制策略。通过探讨储能虚拟同步机的控制原理,详细分析不同技术路线下的储能虚拟同步机控制策略。(2)研究储能系统稳定性。首先,通过建立不同技术路线下的储能虚拟同步机的并网传函模型,进行参数整定与稳定性分析;然后,构建Simulink电力系统电磁暂态模型,仿真分析控制参数和电网参数变化时储能系统的动态特性。(3)研究风储协调调频优化控制策略。首先,搭建涵盖风电、储能、同步发电机和负荷的电力仿真系统;然后,研究和分析风电虚拟同步发电机转子惯量控制方式下为电网提供惯量和一次调频的可能性,分析发现风电单独参与电网调频时存在二次频率跌落问题;其次,为改善频率二次跌落问题,基于转速综合恢复策略,对调频支撑策略的参数进行了优化;最后,为真正解决二次频率跌落问题,以储能单独支撑后的系统频率作为标杆,在原有风储协调调频策略不能满足需求的情况下,提出风储协调调频优化控制策略。(4)研究储能容量优化配置。由于储能成本较高,综合考虑调频技术特性和经济性,提出储能容量优化配置方法。首先根据调频需求,确定储能额定功率和容量的设计方法;然后,为节约储能参与风电调频的成本,建立全寿命周期成本理论模型;最后,基于不同的优化目标进行容量配置,得到协调调频控制策略的最优储能容量配置。