面对日益严峻的气候和环境问题,能源发展必须改变原有的生产消费方式,电力供应体系中,实现能源洁净、低碳、可持续发展已成为大势所趋。传统电力系统中,频率调整主要是大型水火电调频单元,通过改变功率输出,平抑负荷波动,稳定电网频率。可再生能源发电的一个主要问题是,它不像热电和水力等传统能源那样可调度,其随机性、间歇性增大调频需求的同时,缺乏传统调频电源还会降低电网的调频备用。储能系统,在爬坡速度以及响应时间上具有独特优势:既可以在微网中利用电力电子设备的下垂控制对风储系统进行模拟传统发电机组的一次调频的功频特性调节其充放电,实现含高比例可再生能源微网频率稳定;也可以将自动发电控制的指令信号作为二次调频的指令,从而使可再生能源就地消纳的同时减少电网频率对传统调频机组的依赖。论文在总结本领域已有研究的基础上,首先对课题背景以及意义、国内外研究现状及存在的主要问题进行总结归纳,然后研究高比例可再生能源在微网中下垂控制对微网频率的支撑作用,最后对集中式风电场中电转气(power-to-gas,P2G)参与调频的场景进行容量规划。本文主要完成了以下两方面的工作:首先对含可再生能源与储能设备的微网调频进行研究,基于电力电子的高比例可再生能源已经成为微电网的主要组成部分,微电网可以提供足够的设备将可再生能源集成到大电网,然而其作为独立的电力系统,惯量与电网支撑作用都较小,容易出现频率偏差。因此首先系统的介绍了传统下垂控制对微网频率起支撑作用的原理,并对微网、逆变器模型及改进的下垂控制方案进行介绍,最后对改进下垂控制为微网频率提供的支撑作用进行了仿真验证,通过这部分内容对未来高比例可再生能源分布式微网情形下并网频率控制方案进行了介绍。其次,对高比例可再生能源下集中式风电场弃风现象进行了分析,通过引入P2G对夜间弃风进行消纳,同时利用储气设备对P2G转化的天然气进行存储,然后燃气机组(Nature-gas-generator-unit,NGGU)根据能量管理系统(Energy Management System,EMS)中自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)下发的指令调整出力进行二次调频,建立了一个P2G-储气-NGGGU联合调频系统,然后介绍了联合调频系统中各设备的运行策略,参与调频服务的市场规则,以及针对所设场景中NGGU与传统火电调频机组发电特性上的区别,提出了NGGU调频指令的确定方法。然后,以联合调频系统年最大收益为目标,计及设备运行约束,建立P2G、储气罐、NGGU参与调频的容量优化配置模型,经粒子群算法(Particle Swarm optimization,PSO)寻优确定P2G容量、储气罐容量与NGGU容量使整个系统年利润最大。最后依据某风电场运行典型日的实际弃风和某火电实际调频指令数据,对所优化配置的调频系统进行了有效性验证。对联合调频系统的经济性以及调频效果进行分析。通过这两部分内容对集中式风电场结合P2G-储气-NGGU联合调频系统的调频方案进行了介绍。