随着全球化石能源枯竭与环境污染愈演愈烈,大规模开发清洁可再生能源已经成为全球能源可持续发展的必由之路。风电能源是一种重要的清洁可再生能源,储量丰富、建设周期短、经济及环境效益良好,具有巨大的发展潜力。然而,风电能源受自然条件限制较大,其出力明显的间歇性,若将其直接接入电网,必然会影响电力系统电力供需平衡,降低供电质量。抽水蓄能机组凭借其快速启停和工况转换灵活的优势,能够较好地跟踪和响应风电机组出力变化。本文深入研究了抽蓄机组复杂非线性特性和风电机组出力随机扰动特性,在此基础上搭建了抽蓄-风电混联运行仿真模型。作为系统中的储能环节,抽蓄机组过渡过程控制对于系统稳定运行具有重要意义。为此,首先以一管双机布置形式的抽水蓄能机组为研究对象,重点研究分析了机组在低水头工况下相继开机时,开机间隔时间与机组间水力干扰对开机过渡过程的影响;为提高机组相继开机控制品质,围绕机组在低水头工况下相继开机控制多目标优化开展研究。进一步,引入预测控制策略,开展考虑风电能源出力不确定性的抽蓄机组预测控制研究。研究成果对于保障抽水蓄能机组高效运行、改善抽蓄-风电混联运行调节控制品质、提高风能利用率具有重要价值。全文研究工作概述如下:（1）抽蓄-风电混联运行系统建模研究。引入改进Suter变换方法,对水泵水轮机全特性曲线“拉伸变换”,建立机组全特性曲线插值模型;充分考虑过水系统复杂边界条件以及执行机构中的典型非线性环节,建立抽蓄机组调节系统仿真模型。对于风电机组,研究其出力不确定性,建立空气动力学模型。并在此基础上,搭建抽蓄-风电混联运行仿真模型。（2）相继开机间隔时间对机组开机过渡过程控制品质的影响分析。针对一管双机布置的抽蓄机组,研究分析了不同水头下间隔时间及机组间水力干扰对其相继开机控制的影响;重点研究分析了低水头工况下间隔时间取值不同时,机组主要运行状态参数动态过程以及在全特性曲线上开机过程线的差异。（3）抽蓄机组低水头极端工况下相继开机控制优化研究。兼顾机组开机快速性及稳定性,选取机组转速上升时间和转速偏差时间积分（Integral of Time Absolute Error,ITAE）为优化目标,充分考虑机组转速超调量、调节时间以及过水系统中水击压力等约束条件,引入多目标人工羊群优化算法（Multi-objective Artificial Sheep Algorithm,MOASA）,开展低水头工况下抽水蓄能机组相继开机控制多目标优化研究。同时为进一步提高控制性能,采用分数阶PID控制器代替传统的PID控制器。（4）考虑风电不确定性的抽蓄机组预测控制研究。围绕抽蓄-风电混联运行调节控制问题,引入预测控制策略,开展考虑风电不确定性的抽蓄机组预测控制研究。研究结果对于改善抽蓄-风电混联运行体系的调节性能,缓解风电能源出力随机波动对电网的冲击,提高电网对风电能源的消纳和风能资源利用率具有重要参考价值。