近日，上海大学机自学院与英国拉夫堡大学联合研究团队的最新成果“Operation optimisation of direct current microgrids toward stability and economy: a model-data co-driven framework” 在国际优秀学术期刊《Communications Engineering》（Nature旗下首个工程领域子刊）在线发表。机自学院电气工程系2021级博士生朱宇昕为第一作者，机自学院电气工程系汪飞教授、英国拉夫堡大学 Lin Zhengyu 博士为通讯作者。此研究为直流微电网的稳定经济运行提供了新的技术方案。

研究成果介绍

直流微电网作为极具潜力的清洁能源系统技术，在整合太阳能光伏、燃料电池等分布式能源及电动汽车等新型负荷方面优势显著，为减少化石燃料依赖、降低碳排放提供了有效路径。然而，直流微电网作为典型的电力电子化弱惯性系统，其在运行中面临严峻的稳定性挑战，尤其当运行优化策略过度追求经济性时，极易以牺牲稳定性为代价，甚至导致停电或设备损坏。现有带稳定约束的运行优化策略主要分为模型驱动与数据驱动两类，但均存在明显局限：模型驱动方法计算量大、效率较低，难以满足实时性需求；数据驱动方法则易受预测误差影响，难以严格保证稳定运行约束。

图1. 研究范畴示意

针对上述挑战，研究团队创新提出基于模型与数据协同驱动范式的稳定性约束运行优化策略。该方案构建了统一控制框架，可满足静态电压-功率安全、小扰动稳定性和大扰动稳定性等不同需求，且适用于环形、放射形等多种网络结构的孤岛直流微电网。其核心优势在于：借助数据驱动技术大幅减少冗余稳定性评估，显著提升运算效率；同时在关键步骤中保留基于机理模型的稳定性评估，消除学习模型预测误差的负面影响，确保运行优化策略严格满足稳定性要求。

图2. 部分关键测试结果

图3. 团队搭建的实时仿真测试平台

该研究从长时间尺度控制角度，为直流微电网稳定控制框架做出重要补充，有效平衡了系统经济性与稳定性，在船舶、飞机、偏远地区供电等孤岛直流微电网应用场景中具有一定推广价值。

论文全文链接：https://doi.org/10.1038/s44172-025-00466-7