刘晓东

北京建筑大学环境与能源工程学院

摘要(Abstract)：

“光储直柔”是适配零碳建筑发展的新型建筑能源系统范式，通过光伏直流发电、储能直流蓄能、建筑直流配电、柔性负荷精准调控的一体化集成架构，有效规避传统交流配电系统多级变换损耗、新能源消纳能力不足的短板，显著提升建筑电气化水平与能源利用效率。相较于传统交流建筑配电网络，光储直柔直流配电系统无工频频率、相位约束，拓扑架构灵活、能量双向流动能力突出，适配分布式新能源就地生产、就地消纳的运行模式。但大量电力电子变流器的密集接入，使得系统呈现低惯性、弱阻尼、强非线性、源载强耦合的运行特征，建筑场景广泛存在的直流恒功率柔性负荷会产生显著的负阻抗效应，进而诱发低频发散振荡、中高频谐波谐振、系统阻尼不足失稳等一系列电能质量与稳定问题，严重制约建筑直流配电系统的安全可靠运行与规模化工程推广。阻抗分析法是直流配电系统小信号稳定性分析的核心主流方法，凭借模块化建模、机理清晰、无需全局状态方程、适配分布式拓扑的优势，成为解析源载阻抗交互失稳、量化系统稳定裕度、指导振荡抑制策略设计的核心手段。本文以光储直柔建筑直流配电系统为具体研究对象，系统开展阻抗判据理论体系与振荡抑制控制理论的系统性研究。首先，梳理建筑直流配电系统阻抗判据的底层理论基础，明确阻抗分析法在直流系统稳定性研判中的核心地位，深度剖析恒功率负载负阻抗特性诱发阻尼衰减与系统失稳的内在机理，系统区分频域阻抗模型与时域状态空间模型的方法论差异与适用边界。其次，构建完整的阻抗判据类型谱系，逐层剖析Middlebrook阻抗比判据、基于禁区的阻抗判据、系统等效总阻抗判据的核心原理、技术优劣与适用场景，厘清三类判据的迭代升级逻辑与工程应用保守性、局限性问题。再次，搭建直流系统振荡抑制的完整理论体系，对比无源阻尼与有源阻尼两类抑制方案的理论特性与工程适配性，阐释虚拟阻抗策略的阻抗重塑机理与分层实现框架，揭示相位补偿控制对系统负阻尼特性的精准校正机制，形成“幅值调控+相位校正”的协同抑振理论。最后，总结全文研究成果，明确当前理论体系的优势与现存短板，展望光储直柔建筑直流配电系统稳定控制技术的未来发展方向。研究完整构建了适配建筑场景的直流配电系统“失稳机理-判据体系-抑制策略”全链条理论框架，厘清了不同阻抗判据的选型准则与各类振荡抑制技术的适配边界，可为零碳建筑直流配电系统的参数优化、拓扑设计、控制策略迭代、振荡故障治理提供系统、完善的理论支撑，助力光储直柔建筑能源技术的标准化、规模化、低碳化落地。

关键词(KeyWords)：光储直柔；建筑直流配电；系统稳定性；阻抗判据；负阻抗特性；虚拟阻抗；振荡抑制

参考文献(References)：