随着温室问题及环境问题的日趋严重,采用以风电为代表的新能源代替原有的化石能源是未来的发展趋势也是客观要求。风电作为新能源中应用最广,研究最多的发电方式逐步成为新能源电源的主流。由于风机多采用基于部分功率变换器的双馈异步感应发电机,导致风机转子转速与电网频率解耦,当电网发生扰动时,风机无法配置旋转备用以减缓电网频率稳定性,故风机如何在电网发生扰动时配置旋转备用是消纳风电的重中之重。本文首先接介绍了风机在电网发生扰动时配置旋转备用的常见方法——附加转矩控制及虚拟同步发电机控制,针对附加转矩控制,本文分析了其对风机电磁功率的作用机理,认为附加转矩控制主要通过转子转速、功角及转子电压三条路径改变风机的电磁功率,然后从风机转子运动方程入手,通过与同步发电机暂态能量函数相类比,指出频率微分项系数决定了风机的暂态总能量,从电网层面,频率微分项的引入改变了电网惯性,频率比例项系数的引入改变了电网阻尼,仿真分析验证了上述结论,同时指出由于双馈风机转子参考电流限流环节的存在,故额定风况下传统初始状态为最大风能利用状态的ATC控制必然出现功率振荡,故本文ATC控制中风机初始状态选用限功率状态。针对区域电网调频,本文建立了含风电场的分布式单元控制结构,并指出区域电网频率调整需要满足的三个条件,由此提出了一种基于模式切换的改进型附加转控制,使得风机能更好的配置更优质的旋转备用,支持频率稳定性,同时搭建了4机2区域模型,验证了本文所提方法的正确性。针对风机参加电网二次调频并提供旋转备用,本文定量分析了风电场限功率运行对二次调频指标及风电极限穿透功率的影响,认为风电场限功率运行能从调频备用容量以及调频速度两个方面减轻同步发电机机组的调频压力,同时增加了电网中风电的极限穿透功率;为研究风电场限功率运行下的二次旋转备用分配问题,建立了电网备用优化模型并构建了包含等值同步发电机及风机的动态等值模型,通过Matlab/Simulink进行求解及仿真,优化及动态仿真结果均表明风电场处于限功率状态有利于增加电网频率稳定性同时减少同步发电机旋转备用容量。