近年来,光伏发电大量接入电网,替代了部分常规同步发电机组。光伏发电通常运行于最大功率点跟踪模式且通过电力电子变流器接入电网,无法提供惯性和参与电网调频。光伏发电渗透率的上升导致系统的调频能力和惯性响应能力降低。使光伏发电参与电网的频率控制是缓解该问题的途径之一。本文主要对光伏减载参与电网调频策略进行研究,主要工作如下:设计了基于单点估算最大功率的光伏减载控制方法。将光伏阵列目标减载点电流与短路电流之比定义为一个新的变量,该变量与目标减载率之间关系几乎不受辐照度和温度影响。据此,依据当前采样点电流和目标减载率可以估算短路电流,进而粗略估算最大功率。随着减载控制的进行,光伏阵列输出电流会自动趋近给定目标减载点电流,同时最大功率估算值逐渐收敛至精确值。在最大功率估算方法的基础上设计了变步长电压跟踪策略,以实现对目标减载率的跟踪,并缓解目标运行点处的功率波动问题。所提光伏减载控制方法无需辐照度测量信息,且无需复杂的运算,能够在辐照度和温度快速变化时准确而迅速地跟踪目标减载率。搭建了两级式光伏发电系统模型,设置了不同目标减载率和辐照度变化的场景,验证了所提光伏减载控制方法的跟踪有效性。设计了应用于两级式光伏发电系统的直流虚拟同步发电机控制策略。所提直流虚拟同步发电机包括虚拟调速器环节、最大功率估算环节、虚拟转子运动方程环节、电磁功率计算环节以及光伏电压跟踪环节。模拟调速器环节根据频率偏差调节目标减载率,进而调节机械功率的大小;根据模拟转子运动方程环节,虚拟电动势的转速发生变化,导致功角发生变化,由电磁功率计算环节产生的电磁功率参考值将发生变化;光伏电压跟踪环节调整光伏阵列输出功率使其跟踪电磁功率参考值。因此,当采用所提控制策略时,光伏系统能够提供自发提供类似同步发电机的惯性和调频响应,且无需锁相环测量频率。搭建了光伏柴油机组独立微电网仿真模型,验证了所提控制策略的有效性,分析了虚拟转动惯量对惯性响应的影响。搭建了IEEE14节点光伏高渗透独立微电网仿真模型。设置了不同辐照度和负荷变化场景,将所提直流虚拟同步发电机控制策略与常规的光伏减载参与调频控制策略进行对比。通过仿真验证了光伏高渗透率场景下所提控制策略参与系统频率调节的有效性和优越性,分析了不同光伏渗透率场景下的系统频率响应性能。