为了满足世界日益增长的能源需求,人类迫切需要提高清洁能源的发电量占比,让更多的可再生能源能被利用。其中以风能、太阳能为代表的可再生能源得到了广泛关注。然而由于风能和太阳能的波动性和不确定性,大规模并网后可能对配电网运行安全、电压稳定造成较大影响。在发达国家或者地区,往往能依靠主网强大的电压支撑能力尽可能多的消纳风能和太阳能,实现高比例可再生能源并网运行。然而对于那些偏僻山区和海岛,由于缺少可靠的大容量传统电源,使得原本丰富的风能和太阳能资源得不到应用。为了解决这个问题,孤岛微电网作为一种能有效整合多种可再生能源,提高可再生能源利用率的小型电力系统得到了越来越多的关注。然而同样由于孤岛微电网容量小,各类电力设备运行特性各异的特点。如何有效综合评估微电网内部所具有的无功电压控制能力以及如何协调微电网内部多种设备,维持系统经济运行和电压稳定。目前对上述两类问题的研究较为少见。针对上述问题,本文首先从电压指标和无功指标两个方面着手,在电压指标下考察电压偏差、电压波动和电压谐波三个指标,在无功指标下考察最大无功支撑能力和动态无功支撑能力两个指标,形成一个综合评价孤岛微电网无功电压控制能力的指标体系,并利用层次分析法综合上述指标对不同控制策略和不同运行场景下的孤岛微电网无功电压控制能力进行评价。其次,本文对孤岛微电网中涉及源网荷三个方面的多种设备进行建模,研究其有功、无功出力机理和风、光随机性规律。考虑到风、光出力的随机性,在此基础上引入了具有较好适应性和鲁棒性的模型预测控制理论(Model Predicte Control MPC),考虑到源网荷动作时间尺度不同的问题,将孤岛微电网内的源网荷协调优化调度问题根据设备不同的动作尺度和可再生能源的不同时段的不同波动特性,将问题划分为15分钟级MPC优化和5min级MPC优化的MPC多时段优化问题,其中15min级MPC优化问题为一个混合整数规划问题,在matlab中利用yalmip和GUROBI工具包求解;5min级MPC优化问题为一个二次规划问题,使得整个问题更易求解。最后基于IEEE 33节点系统算例将优化结果与传统单时间尺度滚动优化结果进行对比。最后,考虑到未来孤岛微电网发展对于“即插即用”的分布式控制的需求以及在有限次通讯要求下如何保持运行稳定的问题。尝试在第三章双层MPC优化的基础上探究非完全分布式对系统的影响,在不改变15min集中优化的前提下,将第三章的5min优化子问题进行切分,将5min时间尺度优化问题分别设置源agent、荷agent来求解,通过与第三章集中式MPC优化结果在优化目标和计算成本上进行对比。结果表明,分布式协同MPC虽然损失了一部分性能,但是相应的求解计算速度得到极大提升,可以满足更快时间尺度下优化控制。同时也研究了在通讯完全中断条件下,对分布式协同MPC进行改进,将其与神经网络训练和搜索算法相结合,训练出每个agent的动作指令。得到的结果与有限通讯下的分布式MPC对比,验证这种紧急优化调度的可行性。