微电网群

随着“煤改电”工程的推进，农村薄弱配电网因供暖季负荷突增可能出现短时线路容量不足的问题，传统的线路扩容改造方案面临着电网投资回收期长、非供暖季资产利用率低等问题，依托农村新能源资源禀赋，构建具备友好互动和需求响应能力的微电网是解决此问题的有效手段。为此，结合河北省某农村微电网群示范工程的应用背景，提出一种基于多主体博弈和强化学习的微电网群与配电网协调优化调度方法。各微电网以日内滚动优化调度计划为基准，考虑辅助服务策略对未来有限时域内运行经济性的影响，上报最优竞价策略；配电网结合辅助服务功率需求和各微电网的报价，以运行成本最小为目标确定辅助服务市场出清方案。最终，采用狼爬山(win or learn fast-policy hill-climbing, WoLF-PHC) 算法实现对多主体博弈问题的快速求解，并基于微电网群示范工程实际案例验证了所提方法的有效性。

重点阐述了微电网群四大关键技术，详细介绍了山东微电网工程实践，并从微电网群国内、国际标准制定情况，微电网群标准编制必要性等方面对《微电网群运行调控技术导则》国际标准进行解读。

由分布式清洁能源组成的集群式微电网是促进源网荷储互动及分布式新能源高效利用的重要途径。为充分发挥微电网群功率互济和协同运行的优势，可通过联络开关动态调整微电网电气界，实现源荷转移和区域资源灵活调控。针对微电网群拓扑切换过程引起的暂态冲击，提出了分布式供需功率无缝转移策略和紧急情况下的转供选择方法。通过分布式电源协同控制降低联络线交互功，有效减少了联络线开关切换时的冲击电，同时在各微电网内部实现功率分配和电压偏离恢。相比于常规侧重于拓扑重构的优化策略，分布式控制可缓解拓扑切换时的波，有效发挥分布式电源利用潜能，提高故障时微电网群的供电可靠性。

新能源微电网集群是国家分布式智能电网的重要内涵。本报告聚焦含多元异构逆变器的微电网群构建方法与动态特性分析。首先，分析了构成交流供电系统的基本要素，对比了跟网型逆变器集群、构网型逆变器集群及构网-跟网混合集群的微电网构建方法；其次，建立了微电网集群的频率动态分析模型，利用伯德图过零点及相位裕度，分析了微电网的频率动态特性；最后，建立了电压动态分析模型，分析了构网型及跟网型逆变器在电压形成中的作用。

共享储能作为一种新兴的储能方案，有助于微电网内部新能源的消纳并降低运行成本，释放微网作为独立的利益相关者的资源共享潜力。而传统的共享储能和微网间的互联忽略了各主体交易的信息隐私问题，且合作策略往往不能实现合理的利益分配。为此，提出了一种含有共享储能的微电网群分布鲁棒博弈优化调度方法。首先，建立了具有多种能量形式的微电网模型以及共享储能模型。其次，为降低风光出力不确定性对系统经济性的影响，采用分布鲁棒优化理论对其进行处理，求解最恶劣概率分布下的运行策略。最后，基于纳什谈判理论，建立了共享储能与微电网系统的联合运行模型，并利用具有良好收敛性与私密性的交替方向乘子法将模型分解为联合系统运行成本最小化问题和系统内部电能交易谈判问题进行求解。通过合作前后对比分析，所提方法使得微电网运行成本分别降低了2.99%、4.90%和4.27%，说明所提方法能够在有效应对风光出力不确定性的同时降低各主体的运行成本，使系统兼具灵活性与经济性。

在海岛可再生能源替代与电动汽车技术大规模应用的背景下，为解决偏远海岛居民的用电需求，提出了计及需求响应的电动汽车接入海岛微电网群的优化方法。首先，根据实际监测数据集对电动汽车充电行为建模，对比多种分布形式的联合评价和指标，得到拟合较好的概率分布函数。其次，选取多个海岛构成低碳化海岛能源系统，在考虑可再生能源渗透率和用户满意度的前提下，建立了以海岛微电网群的经济性和环保效益最优为目标的微电网群优化模型，利用蜘蛛蜂优化(spider wasp optimization, SWO)算法求解。最后，以浙江某海岛群为例进行验证，算例结果表明，所提海岛微电网群优化模型能够在满足可再生能源高渗透率的场景下，有效降低系统成本，更具经济性。

本报告主要介绍了微电网与微电网群的概念、微电网与为能源网的概念和区别，微电网技术与分布式能源消纳的关系，以及国网山东省电力科学研究院在相关工程中获得的经验。

微电网系统通过风、光、储等多类型分布式电源之间的互补协同开发提升分布式可再生能源并网的友好性，是解决分布式可再生能源消纳和提高用户供电可靠性的有效手段，也是我国建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系的必要途径。目前，对于微电网技术成果多聚焦于微电网系统建设运行全链条环节中某个独立领域，缺乏系统性的技术研究成果，导致微电网系统的规划、建设、运行及关键设备研发等层面相互割裂，带来了微电网系统投资成本高、投资回收期长、运行控制难度大、供电电能质量难以保障等一系列问题。 本成果以可再生能源最优消纳及用户高可靠供电为目标，兼顾建设经济性与运行可靠性，开展涵盖风、光、储等多种分布式可再生能源的微电网系统规划、组网、多模态运行控制、电能质量治理及能量优化调度管理等一体化全过程技术成果研发，并完成了工程示范应用，主要创新如下：（1）提出了一种面向微电网系统组网、多模态稳定运行及电能质量治理的全环节微电网高可靠供电技术，实现了系统并网/孤网全工况稳定运行及无缝切换，在提升微电网供电可靠性和电能质量的技术全面性和可实施性方面领先国内外同类研究；（2）提出了一种多时空互补微电网的复杂混合整数非线性双层优化规划模型及其高效求解算法，实现了微电网经济性、可靠性、环保性相协调的规划目标，在规划模型全面性、求解效率方面领先国内外同类研究；（3）提出了微电网群分层运行、调控与评估的一体化方法,率先应用协同演化博弈算法和全景能量函数研究微电群与配电网的互动模式，在微网群协同以及微电网与配电协同运行方面领先国外同类研究；（4）提出了多类型分布式电源就地自主控制与系统集中调控相结合的微电网工程调控架构，有效保障微电网工程多模态运行控制的电压/频率稳定性，在微电网工程的可复制推广性及可靠供电效果方面领先国内外同类工程。 本成果共发表论文 38 篇，其中 SCI 检索 6 篇，EI 检索 21 篇；授权发明专利 13 项，授权实用新型专利 3 项，获得软件著作权 1 项；应用成果发布国家标准 1 项。本成果先后在多个微电网工程中进行了推广应用，显著提升了区域内供电可靠性和供电电能质量，增强了分布式可再生能源消纳能力，同时延缓/降低电网设施投资，有力推动区域能源消费结构升级；项目牵头单位依据项目成果获批“山东省分布式发电及微电网工程试验室”，推动相关技术成果的进行产品转化，显著带动我国分布式发电及微电网领域相关高新技术产业发展。

​由国家电网有限公司系统单位牵头制定的《电力储能用锂离子电池》《微电网群运行控制要求》等25项国家标准获国家市场监督管理总局（国家标准化管理委员会）批准正式发布。相关标准正式实施后，将有力推动电化学储能、微电网等热点领域发展。据了解，本批共发布标准423项。