微网群

在“双碳”目标的引领下，可再生能源的消纳需求迎来快速增长。为了实现县域内不同负荷特性的微电网可再生能源优势互补，提高消纳率，提出了基于交替方向乘子法（alternating direction method of multipliers，ADMM）的多场景县域多微电网交互运行策略。首先，建立微电网独立运行的调度模型，在日前预调度计划中实现最优调度策略；其次，建立多微电网电能交互运行模型，利用ADMM迭代求解各微网间全局交互电量；最后，利用Shapley值法分配微网群系统的收益，降低每个子微网的系统运行成本。算例分析表明，所提方法不仅能提高可再生能源的消纳率，提升经济性，还能降低碳排放量，实现低碳运行。

针对现有多主体综合能源微网群协同运行中，集中式优化面临的主体隐私保护、参数难以共享问题，以及分布式优化面临的优化模型须大量简化近似、全局最优性难以保障的问题，提出了一种基于联邦学习的多主体综合能源微网群协调优化运行方法，以兼顾主体隐私性与全局最优性。首先，基于循环门控单元（gated recurrent unit，GRU）深度学习网络构建各综合能源微网的等值互动特性封装模型并上传至云端；其次，在不侵入各微网内部隐私数据的基础上，将各微网等效模型加密后于云端汇总并进行联邦学习；然后，依据云端联邦学习的结果对边端各综合能源微网互动特性封装模型进行修正和更新，迭代直至损失函数收敛，进而实现隐私保护下综合能源微网群的全局协同优化运行；最后，通过典型的综合能源微网群仿真算例验证了所提方法的可行性和有效性，结果表明，所提方法能实现综合能源微网群的快速高效优化运行，并有效保护各参与方的数据隐私。

为了降低微网对外部系统的依赖与微网自身的运行成本，针对热电联供型微网群，提出了一种三层能量优化策略。该策略不仅构建了以各微网运行成本最小为目标的下层优化运行模型、各主体间交互成本最小为目标的上层优化运行模型，还新构建了以能量传输路径损耗最小为目标的中间层优化运行模型。该中间层模型通过易货交易和买卖交易的方式提高微网间能量互济能力，并基于Floyd-Warshall算法为微网间能量交易搜索最优传输路径。算例结果显示，该三层优化策略具有良好的适用性，相比其他优化策略，能量传输过程损耗更低、微网间能量互济能力更强，各微网运行成本更小。

节点边际电价机制难以保证微网真实报价，可能导致市场效率损失。同时考虑到输电线路阻塞情况频发，提出一种考虑阻塞分摊和分配公平的微网群竞争交易机制。首先，基于Vickrey-Clarke-Groves（VCG）理论，提出一种促进微网真实报价的支付模型；其次，由于VCG类机制的固有问题是收支不平衡，且系统存在阻塞加剧了这一不平衡情况，提出一种基于责任分摊法的系统收支不平衡量处理方法，按照微网对阻塞的影响程度将阻塞成本分摊，并将除去阻塞成本的剩余系统收支不平衡量均摊给消费型微网；最后，仿真结果充分验证了所提机制的有效性。

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。