风能是一种低碳环保的可再生能源,对调整能源结构、缓解能源匮乏有不可或缺的作用,在清洁能源技术中,风力发电技术最为成熟的发电方式之一,而我国海上风能资源丰富,并且靠近沿海负荷中心,因此海上风电将会成为未来发展的焦点。随着风电场规模的逐渐扩大,单台风电机组容量的不断提升,对风电场运行控制中,如果详细控制每台风电机组的运行状态,会使风电场控制环节极为复杂,且存在控制时间较长,风电机组延迟较高等各种不利现象。为提高海上风电场仿真模型的计算速度,简化计算的复杂程度,对风电场内风电机组进行聚类分群,从“机群”的角度出发对风电场模型进行简化,研究海上风电机群并网系统的调峰调频问题,从而简化整个风电并网系统的复杂程度。本文以双馈式海上风电场为研究对象,研究海上风电机群的调峰调频优化控制方法。针对这一内容论文主要工作包括以下内容:1)首先介绍国内外风电研究现状,阐述论文工作研究背景及意义。通过查阅与分析相关文献,研究双馈风电机组的运行控制策略,建立风电机组各组成部分的数学模型,并在MATLAB/Simulink上搭建海上风电与陆上电网联合的仿真模型,分析双馈风电机组的运行特性。2)基于双馈风力发电机组的运行特性确定多分群指标,研究传统模糊聚类算法,考虑不同样本对聚类分群结果的贡献程度,通过给风电场内不同风电机组特征分配相应的权重系数,采用样本自适应模糊聚类算法,并以某地区海上风电系统为例对所提控制算法进行验证。3)针对海上风电传统有功功率分配算法效率低、误差较大与易发生维数灾等问题,提出一种基于海上风电聚类分群的优化有功功率分配控制算法,首先对机群的升/降功率调节能力进行计算,然后以机群功率调节能力、风机启停机状态以及输出功率控制要求为目标建立风电场功率分配的多目标优化模型,并采用粒子群算法求解最优功率分配方案,最后验证所提分配算法的合理性。4)针对大规模海上风电接入电网导致系统惯量降低,调频能力不足的问题,提出一种海上风电机群惯量支撑与一次调频综合控制策略方案。该方案基于风电机组浆距角特性来整定风机减载控制,预留风电机组调频所需的备用容量,进一步解决减载模式下电网频率变化与虚拟转动惯量之间的结合问题,提出自适应参数静调差系数的整定计算,并与惯量支撑控制相结合,以实现风电机组综合调频控制策略。在MATLAB/Simulink中搭建含风电系统的联合仿真模型,其结果表明风电频率综合控制策略可快速为电网提供虚拟转动惯量支撑,降低初期电网频率扰动的变化率,并按照整定的静调差系数调节输出功率,提高风电接入电网的频率稳定性。