微电网作为现今分布式新能源发电管理的最有效形式之一,已经受到世界各国的广泛关注和研究。光伏等新能源存在间歇性和不确定性,会对微电网稳定供电、合格供电产生影响。新能源发电通常以电力电子功率器件作为接口并入电网,如何控制这些变换器,实现网内功率平衡,保证电压频率/幅值在规定的范围内,满足用户安全用电需求是一个重要课题。本文研究一种分层控制方案,实现微电网的功率平衡控制,主要包含了以下内容:首先从问题背景入手,对新能源微电网的产生背景进行了介绍,分析了微电网控制方法的研究现状并重点对比了集中式、自主式和混合式等控制方案。为减少通信依赖和增加系统发电设备“即插即用”的灵活性,确定了混合式控制方案的研究方向。针对新能源发电的间歇性和不确定性造成的发电短缺/过量问题,采用分布式电源与储能装置相配合的能源结构来对网内功率“削峰填谷”,确定了一种分层控制方法。系统中,光储并联系统构成虚拟同步机逆变器参与调频;无储能的光伏逆变器不参与调频,采用最大功率跟踪实现其并网运行;设计储能单元实现孤岛状态的功率平衡控制,通过PQ控制并网。分析了底层控制器模型及传递函数,研究了虚拟同步机下垂控制曲线及其惯性时间常数特性,分析了虚拟同步机对频率扰动的抑制作用。通过仿真验证了所设计的虚拟同步机底层控制系统对系统负荷变化的电压频率/幅值响应以及对频繁负荷变化的扰动抑制作用。分析了中央控制器对网内全局物理量监测的框架,研究了含死区的基于功率平衡的储能单元单元控制曲线,明确界定了ESU工作状态的切换点,实现类似传统电力系统的二次调频功能,构成能够通过MGCC的指令使源-储按照要求协调运行的分层控制。结合国际大电工组织CIGRE提出的低压和中压的两种微网模型基准(0.4kV,20kV Benchmark),基于多种工况对分层控制进行了仿真验证和分析,最后通过实物平台实验进一步证明了该种控制方式的合理性和有效性。搭建了小容量微电网平台,完成了系统调控的实验验证。