微电网是一种小型发配用电系统,包括分布式电源、负荷、配电设施以及监控和保护装置等,必要时还可含储能设备。为确保系统稳定运行,需协调控制各分布式电源输出的功率、电压和频率,实现系统稳定并优化系统性能。本文基于分层控制架构,从分布式电源、微电网、微电网群三个层面研究孤岛微电网的运行控制方法,为克服已有的微电网集中式控制和分散式控制方法的不足,重点研究孤岛微电网分布式运行控制方法。本文的主要研究内容如下:(1)研究微电网的分层控制架构,对比分析集中式控制、分散式控制和分布式控制三种微电网优化方法。研究分布式电源的三种控制方法:PQ控制、V/f控制以及下垂控制,重点分析下垂控制的原理,以及存在的功率分配精度低和电压、频率偏差的问题。(2)为弥补初级控制的不足,研究二级调压、调频的原理。分析离散一致性算法以及分布式控制器间的信息交互和实现方法,从而建立孤岛微电网的分布式优化运行控制架构:通过相邻节点的信息交互,分布式控制器利用一致性算法获取能反映全局状态的信息,发给本地二级控制器,二级控制产生调节量优化下垂控制的电压、频率参数,从而实现系统的优化控制目标。(3)从不同的功率分配角度研究微电网分布式控制策略。1)针对下垂控制的功率分配精度低的问题,研究分布式功率比例控制策略,实现分布式电源输出功率精确按容量比例分配的控制目标;2)针对下垂控制在经济性方面的不足,分析分布式电源的发电成本,提出基于边际成本的改进下垂控制及分布式二级经济优化策略,按照边际成本一致分配功率,降低微电网的发电成本;并且通过电压控制和频率控制调节全局平均电压和平均频率来减少电压、频率偏差。所提分布式策略无需获取系统的线路阻抗和负荷参数,即可实现相应的控制目标。(4)针对孤岛型微电网群,考虑线路损耗的影响,研究分布式经济运行控制策略。利用线损修正因子修正边际成本为线损边际成本,通过实现各分布式电源线损边际成本一致,提高系统的经济性。此外,电压控制包括全局电压控制和单个节点电压控制,在全局平均电压调整至额定值的同时,利用虚拟边际成本的方法控制各节点电压在正常范围,并且实现在单微电网和微电网群运行模式间切换下的频率控制以保证无功的比例分配。