【微电网】具有柔性结构的孤岛直流微电网的分级控制附Malab代码

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🔥 内容介绍

具有柔性结构的孤岛直流微电网，其电力电子设备的灵活配置与先进拓扑架构，为分级控制提供了天然适配基础。传统孤岛直流微电网架构相对固定，难以快速响应复杂工况变化；而柔性结构中，分布式电源与储能设备通过可重构的电力电子接口接入系统，各组件间的功率传输路径与容量可动态调整。在此基础上构建分级控制体系，底层就地控制单元可借助电力电子器件的快速开关特性，实现微秒级的功率调节；中层协调控制则依据柔性结构的可重构性，优化各单元间的功率分配路径；上层能量管理系统更能基于柔性结构对多种运行模式的兼容能力，制定全局化的调度策略。这种结构与控制策略的深度适配，突破了传统微电网 “结构固化、控制单一” 的局限，为孤岛直流微电网的高效运行开辟新路径。

二、底层控制的快速响应优化

底层就地控制在柔性结构的加持下，实现了响应机制的升级。各分布式电源和储能单元配备的智能控制器，除了传统的电压、电流闭环控制外，还引入自适应调节算法。以光伏电源为例，其就地控制器不仅能通过 MPPT 算法追踪最大功率点，还能根据直流母线电压波动情况，动态调整输出电流斜率，避免功率突变对系统造成冲击。同时，柔性结构中的电力电子变换器具备多模式运行能力，当系统发生小扰动时，变换器可迅速切换至恒功率控制模式，维持功率稳定输出；若出现严重故障，则切换至限流保护模式，防止故障扩大。这种精细化、自适应的底层控制策略，使孤岛直流微电网在面对外部干扰时，能够以 “毫秒级” 速度完成自我调节，极大提升了系统暂态稳定性。

三、中层协调控制的智能决策创新

中层协调控制层充分利用柔性结构的信息交互优势，构建基于多代理系统（MAS）的智能决策模型。各分布式电源、储能和负荷节点作为独立代理，通过高速通信网络实时共享运行状态信息。协调控制器运用强化学习算法，根据系统实时功率平衡需求、设备健康状态以及运行成本目标，动态生成协调控制指令。例如，当负荷需求突然增加时，协调控制器不仅会考虑各电源的发电成本和剩余容量，还会评估电力电子器件的损耗情况，优先调度损耗小、响应快的储能装置和光伏电源，同时优化各单元间的功率传输路径，降低线路损耗。此外，中层控制还能结合柔性结构的拓扑重构能力，在部分设备故障时，重新规划功率流动方向，保障系统的持续供电，实现了从 “局部优化” 到 “全局协同” 的跨越。

四、上层能量管理的多目标协同

上层能量管理系统针对柔性结构孤岛直流微电网的特性，提出多时间尺度、多目标协同的优化策略。在时间尺度上，短期（分钟级）根据实时负荷预测和可再生能源发电波动，优化各单元的功率分配；中期（小时级）结合天气预测和设备维护计划，制定储能充放电计划和分布式电源发电计划；长期（日 / 周级）则从全生命周期成本和能源可持续性角度，规划设备升级与扩容方案。在目标协同方面，综合考虑经济成本、供电可靠性和环境效益，构建多目标优化模型。通过引入模糊决策理论，将不同量纲的目标进行量化处理，生成 Pareto 解集，为决策者提供多样化的运行方案。例如，在保障供电可靠性的前提下，可选择经济成本最优方案；若侧重环保需求，则优先选取环境效益最佳方案，使孤岛直流微电网在复杂运行环境中实现综合效益最大化。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 米阳,常俊飞,时帅,等.基于数据驱动的孤岛直流微电网二次控制[J].电力自动化设备, 2021, 041(005):92-98.DOI:10.16081/j.epae.202105038.

[2] 王福.直流微电网协调控制策略研究[D].上海交通大学,2017.

[3] 陈馨儿,电气工程.基于多储能分级调节的独立直流微电网协调控制策略[D].陕西科技大学[2025-07-07].

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