可再生能源的出力具有波动性、间歇性和随机性等固有特性,其在电网中的高比例渗透给电力系统维持频率稳定带来了巨大的挑战。需求侧的柔性负荷规模庞大,可根据电网的需求在不影响用户舒适度的前提下对用电量进行调整,与电力系统进行双向互动,具有巨大的调频潜力。充分利用柔性负荷的灵活性可有效解决高比例可再生能源渗透引起的调频难题,提高电力系统整体的经济效益。但是柔性负荷多时空场景分布、种类繁多以及参数各异等特点也给其协调控制带来了一定难度。因此,研究柔性负荷在调频场景下的建模及控制策略具有重要的现实意义与实际工程应用价值。本文主要工作如下:首先,建立了柔性负荷参与二次调频的电力系统基本模型,针对现有集中式和分散式两种控制方法的不足,结合分层架构的概念以及柔性负荷参与二次调频的过程,提出一种针对调频场景的分层混合型控制架构,并对每层的工作内容及控制方法进行分析设计,最后对柔性负荷参与二次调频的调频效果及其影响因素进行了仿真分析。本文提出的混合型控制架构通过局域协调层中的分散式控制,终端响应层中的集中式控制,将控制中心下发的调频指令层层分解以及去复杂化,为后续深入研究柔性负荷在调频场景下的控制策略提供了理论基础与整体框架。其次,针对终端响应层中柔性负荷运行模型各异以及运行参数繁多带来的控制问题,本文建立了与常规储能模型表达形式类似的柔性负荷通用虚拟储能模型。并针对空调与电动汽车这两种典型柔性负荷,基于其物理模型推导具体负荷的虚拟储能模型,提出一种基于虚拟储能模型关键参数和用户实际需求的底层柔性负荷集中式控制策略。仿真结果表明该控制策略作用下的柔性负荷具有良好的调频与指令跟踪能力,然后分析了柔性负荷参数对虚拟储能模型调频效果的影响。最后,针对局域协调层中多种柔性负荷集群的协调控制问题,本文将柔性负荷集群的调频增量成本作为一致性变量,利用主从一致性算法,提出一种基于增量成本一致性的多柔性负荷集群二次调频协调控制策略,实现了对负荷聚合商下辖的多个负荷集群的分散式控制。最后通过仿真验证了本文所提协调控制策略的可行性、稳定性及有效性,并通过对调频场景下柔性负荷协调控制的整体仿真分析,验证了本文提出的分层混合型控制架构及各层控制策略可以实现对数量庞大、种类不同以及参数各异的柔性负荷的可靠、有效控制。