应对微网群大规模接入的互联互动新方案及关键技术-第3页-北极星输配电网

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2)能源互联微网群的规划与运行决策：能源互联背景下，多能源输入使微网的系统结构进一步复杂化，可控难度增加，且规划与运行需要联动，对微网的协调规划与运行控制提出了新的挑战。文献[25]基于模型预测控制提出了热电联产微网系统中发电机组与储能装置的容量规划方法，并在单一家庭住户、建筑集群及与电网联网 3 种系统规模下进行测试，验证了算法的稳健性与可扩展性;考虑能耗成本，能源需求，机组可用性及能源转换效率存在不确定性，文献[26]提出将鲁棒优化算法应用于热电氢三联供能源系统的经济调度，降低了发电计划对于随机因素的敏感程度;而微网系统的规划设计与运行控制 2 个问题往往是相互关联，密不可分的，文献[27-28]分别采用粒子群算法与非支配排序遗传算法-II 实现了对综合能源微网系统容量规划与实时运行的联动优化。

从目前研究来看，能源互联微网群既要考虑各供能网络自身特点，还需考虑不同系统间在运行时的相互作用和影响，属于典型的复杂多目标、多时段、多约束、高维数、混合整型非线性优化问题，难度较大，需要进一步探索。

1.2 基于多端直流的微网群集成方案及关键技术

目前微网供电和并网模式以交流为主，尽管目前提出了一些思路解决微网大规模集成问题，包括通过结合先进的信息和控制技术，实现不同微网、储能、电动汽车、可控负荷等分布式资源的聚合和协调优化，提升微网和配电网的运行能力、互动能力和经济性，但是受到交流配电网固有结构限制，稳态时广域范围多微网的互补特性难以充分发挥，故障时相互支持能力有限，难以进一步在可再生能源功率波动分担、潮流灵活控制、增强可靠性等方面发挥更大的作用。总体来看，目前现有的多微网集成聚合方法皆受到交流配电网固有结构和运行方式的限制，不能发挥微网中可调度资源在更大空间和时间范围的互补以及供电潜力的提升。

鉴于在对于目前配电网结构下，微网难以做到以交流方式跨越台区和馈线，甚至跨越电压等级相互直接连接实现互联互补，因此从结构上改变目前多微网在配电网的联络方式是一种新的方案。目前，在配电系统中应用交直流混联技术已成为国内外研究热点[29]，美国北卡罗来纳州立大学 A. Q. Huang等学者提出 FREEDM 交直流混合配电系统用于管理可再生能源和储能等即插即用设备[30]; ABB 提出了 1 种多个交流微网之间通过直流互联方案[31]。借鉴直流配电和多端直流的发展，文献[32]进一步提出了 1 种多端低压直流接入电动汽车结构。

采用多端直流互联结构，多微网通过基于直流技术构建的多端直流网络，跨越目前交流配电网馈线互联和固有结构限制，在同一层可控地相互连通，转移能量，完成不同区域各类微网能源的互联和全网优化分配，一方面能够不仅可以支撑交流系统电压，而且可以在更大的时空范围均衡不同类型微网需求波动，实现可再生能源更广范围的分散接入与波动均担;另一方面多端柔性直流构成的直流网络可以互联多个来自不同电源点的微网，可以显著提高系统 N-1 故障时的可靠性和转供能力。基于柔性直流的典型多微网互联示意图如图 2 所示[32]。

基于多端直流的微网群互联结构使目前垂直树状结构的配电网扁平化，有利于释放配电网络更大的能源接入潜力和互动能力，激发更多商业模式。但是交直流混联的大量微网使整个配网结构和运行控制更加复杂，其中主要关键问题和目前进展分析如下：

1)互联结构与规划设计：目前多端柔性直流的互联拓扑在高压领域较为活跃，研究提出的多端柔性直流网络拓扑结构有串联、并联、环形、星性以及混联等，一些学者针对不同拓扑结构下多端直流输电系统的运行损耗和经济性评估进行了研究，表明不同的结构方案对系统运行经济性有着决定性影响[33]。但是如何在配电网中设计合理的微网群互联结构、选择合理的互联点、规划互联容量等一系列问题目前研究较少，文献[31]提出了几种类型的多微网直流互联系统结构，文献[32]利用随机性方法对电动汽车接入的低压多端直流系统结构和站点容量进行了设计和评估，证明其能够大幅提升电动汽车接入能力。

原标题：应对微网群大规模接入的互联和互动新方案及关键技术

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