高比例可再生能源接入电网加剧了系统等效负荷的波动,跨区域特高压输电发展及大容量机组并网也增加了系统出现大功率扰动的几率,电力系统频率调整压力剧增。同时,可再生能源发电对常规机组发电空间的挤占削弱了系统的调频能力,使系统频率响应矛盾激化。燃气轮机由于其启停迅速、变负荷速率快等特点,是系统快速频率响应的有效资源,需进行深入研究,着力提高其频率响应的有效性与准确性。在深入分析燃气轮机频率响应机理的基础上,针对其变出力初始阶段存在“气锤效应”,所造成的反调会严重制约频率响应的有效性的问题,提出利用退役电池储能补偿前述反调以达到既规避由“气锤效应”引起的负面影响又充分发挥燃气轮机整体快速频率响应优势的目的。针对现有模型多关注于燃气轮机响应特性对系统准稳态频率变化的影响,而未准确体现前期动态性能等问题,通过引入燃烧室响应时间常数,建立了考虑“气锤效应”的燃气轮机动态频率响应模型,并将进口导叶开度变化过程线性化处理以及忽略温控回路,得到用于解析分析的简化动态模型并以此为依据解析推导出燃气轮机动态频率响应特性。建立燃气轮机-退役电池联合系统调频模型,分别针对小扰动下关注频率质量以及大扰动下关注频率安全的各类系统频率响应要求,设计了“跟随式”和“指令式”两类频率响应模式下的燃气轮机-退役电池协同控制策略以及退役电池荷电状态管理策略。进而,考虑联合系统频率调整的经济性,提出将退役电池荷电状态恢复目标由严格的中间SOC值拓展为接近此值的具有一定带宽的范围,并建立了燃气轮机-退役电池协同优化模型,完成协调安全性与经济性的退役电池待机恢复带上下限的优化选择与容量合理配置。仿真实验结果证明了所建立燃气轮机动态模型的准确性、燃气轮机-退役电池联合系统控制策略的有效性以及对系统频率调整性能的改善,还就具体燃气轮机-退役电池联合系统频率调整的经济性给出了退役电池储能SOC待机恢复带宽、配置容量的建议数值。本文的研究工作可为燃气轮机在系统频率响应中的合理使用提供有益的备选方案。