微网作为一种解决分布式能源并网及控制的有效方式,在当下的能源变革中扮演着重要角色,因此进一步提高微网系统稳定性具有重要意义。频率为衡量电力系统电能质量的重要指标,而微网中可再生能源发电(例如风电、光伏等)的强随机性和间歇性大大降低了系统频率稳定性,这就要求微网中的可控发电单元输出功率需能够快速跟踪负荷及发电侧功率扰动。为提高微网系统频率稳定性,增强系统抗干扰能力和鲁棒性,本文提出了一种改进的线性自抗扰控制算法;为提高系统发电经济性,实现实时经济调度,本文结合了多智能体系统,针对不同微网系统设计了多种负荷频率分布式优化控制策略。论文创新性研究内容主要包括:(1)本文对线性自抗扰控制算法进行了改进,利用系统输出的多重微分来替换线性扩张状态观测器对系统状态变量的估计值,提高了系统控制精度。随后基于改进的线性自抗扰控制算法,设计了微网系统负荷频率控制器,对于变速风机、柴油发电机、固体氧化物燃料电池及电解水系统同时参与调频的单区域孤岛微网系统,通过利用电解水系统快速响应特性及时补偿并消除功率偏差,同时,为避免电解水系统产生不必要的能耗损失,本文为其设计了“置零控制环节”,使其在参与调频后功耗恢复至初始状态。该控制策略能够有效地缩短系统频率调节时间,减小频率波动幅值,提高系统抗干扰能力,保证系统鲁棒性。(2)针对单区域孤岛微网系统负荷频率控制以及经济调度问题,本文结合改进线性自抗扰控制算法以及基于一致性算法的多智能体系统,提出了一种新的分布式优化控制策略。在该控制策略中,系统有功功率偏差检测信号用负荷频率控制器(辅助控制器)输出信号替代。本文将该控制策略应用于含风力发电机、蓄电池储能系统的单区域孤岛微网系统中,与现有控制策略相比,在保证系统鲁棒性的同时大大缩短了微网系统负荷频率控制的调节时间,减小了频率偏差的波动幅值,提高了系统频率稳定性。(3)针对电动汽车参与调频的微网系统负荷频率控制问题,本文提出了一个新的电动汽车控制过程性能指标——可控功率占比,并以此作为一致性变量来提高其参与调频的效率及稳定性。通过改进多智能体系统中电动汽车聚合系统智能体的结构,使其能够在系统频率出现波动后,快速调节输出进行功率补偿,一定程度上避免通信延迟造成的影响,并能够按照合适的占比进行功率分配。同时,本文设计了一个平行多智能体系统使柴油发电机补偿电动汽车参与调频导致的功率变化,从而使电动汽车恢复至初始充放电状态,保证完成用户正常充电计划。仿真结果表明,该控制策略能够充分利用电动汽车电池的快速响应特性,提高微网系统频率稳定性。(4)针对多区域互联微网系统,为进一步提高系统稳定性,本文结合线性自抗扰控制算法和基于原对偶梯度算法的多智能体系统,提出了一种新的分布式优化控制策略,其能够有效地结合系统动态特性与优化过程,同时解决负荷频率控制与实时经济调度问题。与现有控制策略相比,该控制策略能够在保证系统各发电单元发电经济性的前提下,大幅度提高系统频率稳定性及抗干扰能力。换言之,其能够在提高系统频率稳定性的同时,大幅度提高系统各发电单元的发电经济性,具有重要实际意义。