为了缓解能源需求和供应之间的矛盾,并减小能源消耗对环境的影响,国家大力倡导基于可再生清洁能源的分布式发电(Distributed Generation,DG)。但是,分布式发电并网给电网所带来的不利影响却不断显现,因此,能够协调分布式发电和电网之间矛盾的微电网(Microgrid,MG)引起人们的重视。微电网通常是指由分布式发电、储能系统、负载以及监控系统所组成的自治发配电系统,可运行于并网与孤岛两种模式,且能够在两种运行模式之间进行灵活的切换。微电网在为用户提供稳定、可靠和优质电能的同时,也最大程度地发挥分布式发电的效能并降低新能源并网给电网所带来的不利影响。因此,将分布式发电以微电网的形式接入电网,是实现可再生清洁能源大规模利用的有效方式之一。微电网中的光伏和风力发电系统的输出功率具有随机性和间歇性的特点,且以电力电子装置为并网接口的DG系统惯性较小。当微电网孤岛运行时,电网不再为微电网提供支撑,因此,如何保持孤岛微电网的功率平衡、电压和频率的稳定以及系统的经济运行是个难题。为此,展开孤岛微电网中多DG协调控制与优化方法的研究,对于保证孤岛微电网的稳定和经济运行都具有十分重要的意义。基于全局信息的集中式控制是微电网的经典控制方式之一,该控制方式依赖微电网中央控制器收集所有单元的信息,并作出控制决策反馈给受控单元。随着微电网中单元个数的增加,集中式控制难以满足实时控制的需求且容易发生单点故障。相比较于集中式控制,基于局域信息的分布式控制具有信息传输量小、可拓展性好和鲁棒性强等优势,因此,分布式和分散式控制理论为解决微电网的控制与优化问题提供了新思路。在此背景下,本文以孤岛交流微电网为研究对象,将微电网中的DG视为有一定自主能力的智能体(Agent),并结合多智能体系统(Multi-agent System,MAS)控制理论构建分布式协调控制方法。在此基础上,提出基于下垂控制的分散式控制方法,从而实现孤岛微电网的功率平衡与经济优化运行。本文的主要研究内容概括如下:(1)基于MAS的孤岛微电网功率平衡分布式控制方法。为了在风机和光伏等不可控DG输出功率间歇性波动的情况下,保持孤岛微电网的功率平衡和电压频率在允许范围内波动,本文提出基于MAS的孤岛微电网功率平衡分布式控制方法。本文首先构造一个下层为微电网,上层为MAS通讯网络的双层控制模型。然后,本文系统地给出从任意拓扑结构的MAS通讯网络推导出功率平衡分布式控制律的方法。随后,本文证明Agent根据所推导出的控制律对DG的输出功率进行协调控制,即可实现孤岛微电网的功率平衡,以及保持电压和频率在允许范围内波动。最后,本文在不可控DG输出功率和负载同时波动的情况下,对功率平衡分布式控制律进行仿真测试,仿真结果验证了该控制方法的可行性。(2)基于MAS的孤岛微电网无功功率分配分布式控制方法。针对传统的下垂控制无法按照下垂系数在DG之间进行无功分配的问题,本文沿用前文所构建的微电网功率平衡双层控制模型,构建了基于MAS的无功分配双层控制模型,并系统地给出从任意拓扑结构的MAS通讯网络推导出无功分配分布式控制律的方法。然后,本文证明Agent根据所推导出的控制律对DG的无功输出进行协调控制,即可实现DG之间按照下垂系数进行无功功率的分配。最后,本文在无功负载波动的情况下,对分布式控制律进行仿真测试,仿真结果表明控制律能够按照下垂系数在DG之间进行无功功率的分配,从而验证了该控制方法的可行性。(3)考虑通讯噪声影响的微电网发电成本最小化分布式控制方法。通讯噪声会对分布式控制方法的控制效果造成负面影响,甚至导致控制方法无法实现既定的控制目标。因此,为了实现孤岛微电网的有功发电成本最小化,本文首先提出一种满足等微增率准则的边际成本一致性分布式控制律,并给出了控制律的系统导出方法。在此基础上,为了消除通讯噪声对控制效果的影响,本文根据迭代后平均化的思想,提出考虑通讯噪声影响的边际成本一致性分布式控制律。其后,本文对控制律的收敛性进行了证明,从而保证控制律能够实现孤岛微电网的有功发电成本最小化。最后,本文通过仿真实例验证了该方法在求解孤岛微电网发电成本最小化问题中的可行性和通讯噪声抑制能力。(4)基于下垂控制的微电网发电成本最小化分散式控制方法。为了进一步消除通讯噪声对控制方法的影响,减小通讯线路的投资和改造成本,本文在分布式控制方法维持系统正常运行的基础上,提出基于下垂控制的微电网发电成本最小化分散式控制方法,从而在无需通讯的情况下,实现孤岛微电网的有功发电成本最小化。首先,本文将DG的边际成本引入传统的下垂控制中,从而构建基于DG边际成本的下垂控制方法。随后,该下垂控制方法以电网频率为基准,控制所有DG的边际成本趋于一致,在无需通讯的情况下控制微电网满足等微增率准则,从而实现孤岛微电网的有功发电成本最小化。最后,本文在含不可控DG的孤岛微电网上进行仿真测试,验证了该控制方法的可行性。