新能源是解决能源短缺、减轻环境压力的重要途径。光伏、风力等分布式电源(distributed generation,DG)出力具有随机性和不确定性,多数DG以电力电子接口的形式接入微电网,导致微电网系统惯性小,抗干扰能力差。另一方面,感应电机拖动负荷和电动汽车整流型负荷在接入微电网时,会大量消耗无功、并注入谐波电流,产生负荷冲击,对微电网的稳定运行产生影响。一个微电网中总的DG装机容量与负荷总容量的比值为该微电网的渗透率。并网模式下的微电网可以通过公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)依靠大电网的支持来抑制波动和冲击,但高渗透率微电网的PCC点对微电网内的波动平抑与动态平衡能力有限,要靠微电网系统自身来实现平衡。研究高渗透率情况下负荷冲击给微电网的电能质量造成的影响,分析负荷冲击前后潮流分布的变化规律,揭示负荷冲击及故障传播的机理,得到应对负荷冲击与电压波动的策略,对提高微电网稳定性和消纳分布式能源的能力具有重要意义。本文围绕高渗透率微电网负荷冲击暂态分析及应对策略展开研究,主要研究成果如下:1)负荷冲击过程中的电能质量暂态信号的频率、幅值、相位随时间变化,包含的暂态现象复杂,针对负荷冲击冲程中的暂态电能质量信号分析难题,提出了一种基于统计特征矢量符号值(statistic feature vector symbolic,SFVS)和谐波补偿迭代希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang transform,HHT)的暂态电能质量信号分析方法,并将其用于高渗透率微电网中负荷冲击过程的暂态信号分析。算例与实验结果表明,该方法计算准确,能够准确提取出电能质量信号中暂态分量,得出电能质量暂态信号的瞬时幅值、瞬时频率及波形突变时刻。2)针对微电网系统潮流计算中拓扑结构复杂、三相不平衡及弱环网问题,提出一种基于增广回路关联矩阵的方法,建立微电网系统潮流计算节点电抗矩阵,再结合分布式电源运行特性建立了微电网系统潮流计算模型;采用Zbus潮流计算方法对潮流计算模型进行求解,同时针对该方法处理PV节点能力较弱的问题,在迭代过程中利用PV节点的电压偏差对无功功率进行了修正。在IEEE13测试系统和7节点微电网系统对所提方法进行了验证,结果表明文中提出的潮流计算方法对含分布式电源的微网系统潮流计算迭代次数少,计算精度高;同时利用欧盟低压微电网系统对不同渗透率微电网中负荷冲击对潮流分布的影响进行了研究,从拖动负荷与EV充电负荷对不同渗透率微电网的负荷冲击前后潮流分布可以看出,渗透率越高,负荷冲击对微电网电压幅值的影响越大;负荷接入点处电压波动最大,靠近PCC侧由于大电网的支撑,影响依次减小,而距离PCC点较远的节点由于线路R的原因更容易受到影响;PV型分布式电源有利于微电网应对负荷冲击,减少电压波动。3)针对微电网内分布电源的电压穿越问题,提出了一种基于瞬时值预测控制算法的并网逆变器电压穿越控制策略,该策略可以在一个载波周期内实现对微电网电压的检测,能够对微电网电压进行快速精确的检测,在故障时刻通过对功率角与逆变器输出电压的闭环控制来实现有功输出及无功补偿的动态调节,为实现电压穿越提供了有利条件,该策略适用于以电力电子接口接入微电网的分布式电源。以DSC数字信号控制芯片TMS320F28XXX为主控单元,富士2MBI100VA120-50 100A/1200V IGBT模块搭建逆变桥,采用文中提出基于瞬时值预测控制算法的并网逆变器电压穿越控制策略,搭建实验样机进行算法验证。样机实验显示在系统电压发生波动时,并网逆变器能够很好地实现低电压及高电压穿越和恢复,有功和无功的调整可在几个工频周期内完成,而且该算法对电网“孤岛”现象也能够实现瞬时跟踪。4)针对负荷冲击及微电网内部功率平衡的储能应对策略问题,建立了考虑PCC点功率约束的高光伏渗透率微电网的储能系统优化配置模型,并提出了一种基于电压灵敏度系数的模型优化方法,可实现微电网内关键节点识别及配置模型简化。该模型考虑了微电网拓扑结构、线路参数、环境温度、辐照度等多种因素,模型的最优解为满足微电网内所有节点电压波动符合国家电能质量标准的储能装置最小功率容量和最优节点配置方案。该策略可用于应对光伏出力波动、负荷冲击情况下储能配置,有利于评估微电网系统对光伏电源的接纳能力。最后,通过欧盟低压微电网算例和本实验室的微电网实验平台的结果证明该方法的有效性。本文提出了高渗透率微电网负荷冲击过程的暂态信号分析方法,潮流分布计算方法及微电网系统内电压波动应对策略,该研究成果为微电网电能质量分析与治理的研究提供了理论工具与基础,有利于微电网的源荷配置与系统设计,实现自平衡控制的微电网系统。本文的内容可在交直流混合微电网、微电网的自治自愈策略方面做进一步研究。