微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行綜述

孫慧君，閆志彬，余 蕾，康 健，何永秀

（1.華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 102206；2.國(guó)網(wǎng)寧夏電力有限公司，寧夏 銀川 750000）

0 引言

隨著傳統(tǒng)能源日趨減少，國(guó)家電網(wǎng)有限公司提出的一系列促進(jìn)新能源消納、推進(jìn)分布式發(fā)電和智能電網(wǎng)建設(shè)的重要戰(zhàn)略越來(lái)越受到人們的重視，微電網(wǎng)是可再生分布式電源與電網(wǎng)融合的有力支撐，對(duì)推動(dòng)能源革命有重要意義。微電網(wǎng)可以有效調(diào)節(jié)各分布式電源之間的出力，平抑其波動(dòng)性，并且能夠與大電網(wǎng)進(jìn)行有效交互，提高發(fā)電效率和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性，具有廣闊發(fā)展前景。

微電網(wǎng)中包含大量分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化對(duì)微電網(wǎng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮起決定性作用。如何在保證微電網(wǎng)系統(tǒng)供電可靠性的同時(shí)滿足微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性成為當(dāng)下微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的研究熱點(diǎn)。然而，現(xiàn)有的相關(guān)研究大多集中在微電網(wǎng)的靜態(tài)調(diào)度上，缺乏對(duì)各時(shí)間點(diǎn)聯(lián)系與影響的考慮；部分學(xué)者雖從動(dòng)態(tài)角度較為全面地考慮了微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性，但是對(duì)于微電網(wǎng)中分布式能源的隨機(jī)性仍考慮不周，無(wú)法滿足多種能源形式下微電網(wǎng)多時(shí)間尺度運(yùn)行的協(xié)調(diào)優(yōu)化要求。

本文闡明了微電網(wǎng)的總體結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，提出了一套科學(xué)合理的整體運(yùn)行優(yōu)化策略，并詳細(xì)敘述了微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)、約束條件和優(yōu)化算法的研究現(xiàn)狀，為微電網(wǎng)的發(fā)展研究提供參考。

1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)

1.1 微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

微電網(wǎng)以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，緊靠非集中資源或用戶的微型發(fā)電廠，形成了具有結(jié)合用能管理及能階利用技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。

微電網(wǎng)是未來(lái)分布式能源的重要載體，也是大電網(wǎng)的有力補(bǔ)充，可作為一個(gè)整體實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，也可以由主網(wǎng)協(xié)調(diào)控制在大電網(wǎng)中并網(wǎng)運(yùn)行，提高了能源的利用效率，能夠在大電網(wǎng)電能缺失時(shí)提供電能，提高了供電系統(tǒng)的可靠性。此外，微電網(wǎng)中分布式電源的應(yīng)用減少了對(duì)環(huán)境的污染，且還能根據(jù)用戶的需求靈活調(diào)整調(diào)度，與用戶靈活互動(dòng)，提供用戶增值服務(wù)。微電網(wǎng)主要由靈活小型的分布式電源、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的儲(chǔ)能系統(tǒng)、各類用戶以及具有調(diào)節(jié)能力的控制系統(tǒng)組成，其結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 微電網(wǎng)組成

1.2 微電網(wǎng)運(yùn)行模式及特點(diǎn)

微電網(wǎng)具有孤網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行兩種不同的運(yùn)行模式。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行是指在調(diào)度計(jì)劃需要或大電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，微電網(wǎng)系統(tǒng)斷開(kāi)與主網(wǎng)配電系統(tǒng)的連接，由微電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)和負(fù)荷三者構(gòu)成系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行。離網(wǎng)運(yùn)行模式下的儲(chǔ)能變流器PCS，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)負(fù)荷的繼續(xù)供電，在母線恢復(fù)供電的狀態(tài)下光伏系統(tǒng)可繼續(xù)發(fā)電，而儲(chǔ)能系統(tǒng)僅對(duì)負(fù)載供電。微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行模式如圖2 所示。

微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行是將微電網(wǎng)系統(tǒng)接入公用大電網(wǎng)中，閉合微電網(wǎng)斷路器，使得微電網(wǎng)系統(tǒng)與主網(wǎng)配電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電能交互的一種運(yùn)行方式。光伏系統(tǒng)的接入提高了大電網(wǎng)中發(fā)電的平穩(wěn)性，并網(wǎng)模式下的儲(chǔ)能系統(tǒng)可根據(jù)需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)充放電，通過(guò)控制裝置可將微電網(wǎng)從并網(wǎng)運(yùn)行模式切換到離網(wǎng)運(yùn)行模式。微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式如圖3 所示。

圖2 微電網(wǎng)孤網(wǎng)運(yùn)行模式

圖3 微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行模式

通過(guò)分析微電網(wǎng)主要結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行模式，可總結(jié)出微電網(wǎng)主要具備以下特點(diǎn)：

1）依靠新能源網(wǎng)絡(luò)化智能技術(shù)支撐的微電網(wǎng)，使得小型分散的各類分布式電源實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)互動(dòng)，配電網(wǎng)運(yùn)行的安全可靠性得以提高，且可再生系統(tǒng)接入微電網(wǎng)中，極大程度地促進(jìn)了可再生能源的消納，實(shí)現(xiàn)了資源的有效配置；

2）微電網(wǎng)運(yùn)行方式靈活，能在孤網(wǎng)與并網(wǎng)兩種運(yùn)行模式間轉(zhuǎn)換，并可通過(guò)平抑可再生電源的波動(dòng)性，提高分布式電源在大電網(wǎng)中的平穩(wěn)性，分布式能源可通過(guò)微電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化配置，為電網(wǎng)和用戶帶來(lái)價(jià)值和效益；

3）微電網(wǎng)促進(jìn)了能源就地轉(zhuǎn)換，使得新能源的消納變得切實(shí)可行，發(fā)電效率大大提高，減少了對(duì)環(huán)境的污染，避免了長(zhǎng)距離輸電的電能損耗，極大提高了能源利用效率；

4）微電網(wǎng)系統(tǒng)中的控制裝置可以合理協(xié)調(diào)微電網(wǎng)中各部分系統(tǒng)的運(yùn)行，除可以向用戶提供電能以外，還能為用戶提供熱、冷、燃?xì)獾榷喾N能源增值服務(wù)。

2 微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化運(yùn)行模型的研究現(xiàn)狀

對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化能夠減少其運(yùn)行費(fèi)用、提高能源利用效率、降低環(huán)境污染。從目標(biāo)函數(shù)和約束條件兩個(gè)方面研究微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型。

2.1 微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行目標(biāo)函數(shù)

提升經(jīng)濟(jì)效益是微電網(wǎng)得以推廣和發(fā)展的關(guān)鍵，優(yōu)化微電網(wǎng)運(yùn)行首先要降低其運(yùn)行的費(fèi)用；節(jié)能減排是加速我國(guó)能源革命進(jìn)程的重要戰(zhàn)略，微電網(wǎng)運(yùn)行也要兼顧環(huán)境效益；此外，微電網(wǎng)的智能化結(jié)構(gòu)為供電可靠性的提高以及用戶需求滿意度的提高提供了有利條件，因此，在構(gòu)建微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)時(shí)，通?？紤]微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益、供電可靠性與用戶滿意度。

在經(jīng)濟(jì)效益方面，文獻(xiàn)［1］通過(guò)對(duì)微電網(wǎng)中DG的特點(diǎn)分析，構(gòu)建以DG 整體運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)的微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型；文獻(xiàn)［2］提出了一種冷電聯(lián)供的能源系統(tǒng)優(yōu)化模型，綜合考慮了微電網(wǎng)從主網(wǎng)購(gòu)電價(jià)格、燃料價(jià)格、燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電成本等成本要素；文獻(xiàn)［3］基于日前、日內(nèi)時(shí)間尺度同時(shí)對(duì)分布式電源和需求側(cè)負(fù)荷進(jìn)行優(yōu)化協(xié)調(diào)，提出一種以微電網(wǎng)“源-網(wǎng)-荷”整體運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)的多時(shí)間尺度能源系統(tǒng)優(yōu)化模型；文獻(xiàn)［4］基于實(shí)時(shí)電價(jià)，分別對(duì)包含風(fēng)、光、儲(chǔ)的微電網(wǎng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行方案，以并網(wǎng)運(yùn)行模式下微電網(wǎng)整體運(yùn)行費(fèi)用最小化為目標(biāo)，比較不同微源的微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。以上研究雖考慮了微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益，但缺乏對(duì)其環(huán)境效益的分析。

不少學(xué)者兼顧經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行研究。文獻(xiàn)［5］將微電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用和污染物排放量設(shè)立為優(yōu)化目標(biāo)，不斷調(diào)整兩個(gè)目標(biāo)的權(quán)重關(guān)系，并分析不同權(quán)重對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境效益的影響；文獻(xiàn)［6］考慮DG 的燃料成本和發(fā)電環(huán)境成本，提出了一種孤島運(yùn)行模式下以DG 整體運(yùn)行成本最低為目標(biāo)函數(shù)的微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型；文獻(xiàn)［7］以機(jī)組啟停次數(shù)約束及污染物排放量約束為前提，提出了一種以微電網(wǎng)發(fā)電總成本最小化為優(yōu)化目標(biāo)的微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型；文獻(xiàn)［8］對(duì)一個(gè)同時(shí)涵蓋燃?xì)廨啓C(jī)、光伏電池、燃料電池、風(fēng)力機(jī)和柴油發(fā)電機(jī)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，提出一種計(jì)及運(yùn)行費(fèi)用最小和環(huán)境破壞費(fèi)用最小的微電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化模型。

除了考慮經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益之外，也有不少學(xué)者將安全可靠性作為微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化目標(biāo)。如文獻(xiàn)［9］在設(shè)立微電網(wǎng)安全運(yùn)行可靠性指標(biāo)的置信區(qū)間的前提下，提出一種兼顧微電網(wǎng)運(yùn)行安全可靠性與經(jīng)濟(jì)性的運(yùn)行優(yōu)化模型；文獻(xiàn)［10］通過(guò)建立微電網(wǎng)系統(tǒng)仿真，從動(dòng)態(tài)角度構(gòu)建孤島微電網(wǎng)運(yùn)行成本及可靠性成本優(yōu)化模型；文獻(xiàn)［11］在以微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為優(yōu)化目標(biāo)的基礎(chǔ)上，加入對(duì)安全可靠性及環(huán)境的考量，提出微電運(yùn)行決策優(yōu)化模型。

上述文獻(xiàn)大多基于供能角度考慮微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行，缺乏考慮用戶側(cè)對(duì)微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的影響。文獻(xiàn)［12］在分析包含光伏資源、儲(chǔ)能資源、負(fù)荷資源的微電網(wǎng)負(fù)荷運(yùn)行特性的基礎(chǔ)上，建立固定、時(shí)移和可調(diào)3 類負(fù)荷模型；并結(jié)合對(duì)分時(shí)電價(jià)的考慮，提出一種以用戶體驗(yàn)最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)的微電網(wǎng)調(diào)度優(yōu)化模型。文獻(xiàn)［13］主要研究存在有序充放電負(fù)荷模型的電動(dòng)汽車并網(wǎng)后對(duì)微電網(wǎng)DG 電源出力的影響。首先針對(duì)電動(dòng)汽車的行駛特性，加入對(duì)電動(dòng)汽車用戶響應(yīng)度和用戶滿意度的考慮，構(gòu)建了電動(dòng)汽車有序充放電模型，并計(jì)及分時(shí)電價(jià)，建立以微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性為目標(biāo)函數(shù)的能源管理模型，實(shí)現(xiàn)以用戶滿意度為前提的微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)和環(huán)保優(yōu)化。文獻(xiàn)［14］在構(gòu)建微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化模型時(shí)，考慮了5個(gè)方面的目標(biāo)優(yōu)化，在保證微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠的同時(shí)，也考慮了用戶側(cè)成本以及用戶滿意度的影響。

2.2 微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行約束條件

微電網(wǎng)運(yùn)行中的約束條件，大多考慮微電源功率約束以及微電網(wǎng)功率平衡約束。但以上約束難以保證微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，例如為了平抑分布式電源波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)平衡性的影響，文獻(xiàn)［15］在傳統(tǒng)約束條件的基礎(chǔ)上，增加了對(duì)發(fā)電機(jī)爬坡速率和起停時(shí)間、機(jī)組啟停次數(shù)約束；文獻(xiàn)［16］考慮到風(fēng)力出力具有很大的不確定性，可能對(duì)微電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性造成影響，加入了旋轉(zhuǎn)備用約束來(lái)提高運(yùn)行的安全可靠性；文獻(xiàn)［17］為了削弱微電網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的影響，在已有約束條件基礎(chǔ)上，對(duì)電網(wǎng)和微電網(wǎng)間聯(lián)絡(luò)線的輸送功率加以約束；多數(shù)學(xué)者集中對(duì)維持微電網(wǎng)系統(tǒng)有功平衡、控制微電源和負(fù)荷有功約束進(jìn)行研究，文獻(xiàn)［18］為保證微電網(wǎng)源荷協(xié)調(diào)運(yùn)行，在以分布式電源出力上下限為約束的前提下，既考慮爬坡速率約束又考慮微電網(wǎng)有功功率平衡約束，同時(shí)考慮可控用電特性約束，建立微電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度模型；文獻(xiàn)［19］以微電網(wǎng)功率平衡為基礎(chǔ)，引入對(duì)電壓、頻率偏移、潮流以及開(kāi)關(guān)損耗的約束，建立以微電網(wǎng)總收益最大為目標(biāo)函數(shù)的微電網(wǎng)功率優(yōu)化模型。

但以上研究缺乏對(duì)系統(tǒng)無(wú)功的考慮，為此，部分學(xué)者提出了對(duì)系統(tǒng)無(wú)功及微源無(wú)功出力約束的考慮。文獻(xiàn)［20］在對(duì)微電網(wǎng)并網(wǎng)支路的交互功率進(jìn)行約束基礎(chǔ)上，加入對(duì)節(jié)點(diǎn)電壓以及節(jié)點(diǎn)相角的約束；文獻(xiàn)［21］為了保證微電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)有功無(wú)功的協(xié)同優(yōu)化，在傳統(tǒng)約束條件上加入了潮流約束；此外，對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)微電網(wǎng)系統(tǒng)，應(yīng)考慮熱能平衡約束、熱能爬坡約束以及冷熱功率供應(yīng)約束等，例如，文獻(xiàn)［22］考慮不同設(shè)備的耦合及能量傳遞形式，對(duì)不同能量傳遞加以約束。

由于微電網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型中通常涉及耦合性較強(qiáng)的多時(shí)段、多變量約束條件，約束條件的處理對(duì)微電網(wǎng)整體優(yōu)化效果產(chǎn)生很大的影響。文獻(xiàn)［23］首先對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)中各元件提出物理極限約束，并加以硬約束處理，基于此加入在多個(gè)時(shí)段耦合性較強(qiáng)的多變量約束并進(jìn)行柔性約束處理，以懲罰項(xiàng)的形式在總目標(biāo)約束中融入約束條件。研究表明，約束方式越精細(xì)，越能促進(jìn)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，后續(xù)研究可根據(jù)需要加入能源概率預(yù)測(cè)等約束條件，約束條件的增加對(duì)微電網(wǎng)系統(tǒng)的靈活性提出了更高要求，因此通常加入儲(chǔ)能系統(tǒng)約束。文獻(xiàn)［24］為防止儲(chǔ)能系統(tǒng)超負(fù)荷運(yùn)行，約束條件既考慮了電池組定容比例約束，也考慮了充放電最大功率約束；文獻(xiàn)［25］提出了同時(shí)以連續(xù)充放電過(guò)程約束條件和總充放電次數(shù)約束條件來(lái)控制儲(chǔ)能頻繁充放電。

3 微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題求解的研究方法現(xiàn)狀

最初解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題的傳統(tǒng)方法包括：分層序列法、約束法，而后又相繼出現(xiàn)了功效系數(shù)法和評(píng)價(jià)函數(shù)法，但由于微電網(wǎng)中的分布式間歇性可再生電源通常由光伏、風(fēng)能等組成，微電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行問(wèn)題受到眾多非線性相關(guān)變量、眾多約束條件的影響，傳統(tǒng)方法難以求解最優(yōu)化問(wèn)題。對(duì)比傳統(tǒng)算法，智能優(yōu)化算法具備極迅速極精準(zhǔn)的搜索特性，且尋解范圍不僅僅是局部，所以在微電網(wǎng)優(yōu)化領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。近年來(lái)新興的智能優(yōu)化算法如多目標(biāo)遺傳算法、粒子群算法、改進(jìn)的多目標(biāo)免疫算法以及多目標(biāo)進(jìn)化算法等，這些算法的尋優(yōu)范圍遍布整體，能精準(zhǔn)迅速地同時(shí)進(jìn)行多個(gè)目標(biāo)尋優(yōu)。

根據(jù)微電網(wǎng)運(yùn)行模式，可以將微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化求解分為并網(wǎng)與孤島兩種模式進(jìn)行分析。

對(duì)于并網(wǎng)運(yùn)行模式下的微電網(wǎng)，文獻(xiàn)［26］根據(jù)微電網(wǎng)的發(fā)電成本及污染物的影響度，提出同時(shí)考慮經(jīng)濟(jì)、環(huán)境的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，考慮到多目標(biāo)優(yōu)化可能存在不止一個(gè)最優(yōu)解，但某個(gè)最優(yōu)解只能適應(yīng)于對(duì)應(yīng)的子目標(biāo)，優(yōu)化效果對(duì)另外的子目標(biāo)較弱，采用Pareto 算法尋求多目標(biāo)的最優(yōu)解。文獻(xiàn)［27］利用遺傳算法結(jié)合矩陣實(shí)數(shù)和0、1 整數(shù)的混合編碼方式求解微電網(wǎng)需求側(cè)用電模式優(yōu)化模型。文獻(xiàn)［28］對(duì)已有的直流微電網(wǎng)實(shí)例進(jìn)行研究，以可控負(fù)荷優(yōu)化調(diào)度的24 h 費(fèi)用最低為優(yōu)化目標(biāo)構(gòu)建調(diào)度模型，根據(jù)粒子群多目標(biāo)算法對(duì)其進(jìn)行求解，證明了該模型的可操作性。文獻(xiàn)［29］以微電網(wǎng)負(fù)荷供電安全可靠為前提，構(gòu)建以微電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、環(huán)保為目標(biāo)的優(yōu)化調(diào)度，通過(guò)序數(shù)優(yōu)化算法尋求最優(yōu)解，研究可知相比于魯棒類優(yōu)化算法，序數(shù)優(yōu)化算法的迭代次數(shù)更少，全局搜索能更強(qiáng)。

對(duì)于孤島運(yùn)行模式下的微電網(wǎng)，文獻(xiàn)［30］主要基于對(duì)需求側(cè)響應(yīng)的考慮，構(gòu)建以微電網(wǎng)運(yùn)行費(fèi)用最低和停電缺失成本最小為目標(biāo)的孤島微電網(wǎng)日前調(diào)度優(yōu)化模型，并利用具有滾動(dòng)優(yōu)化特點(diǎn)的改進(jìn)的人工免疫算法來(lái)尋優(yōu)求解，該算法基于混沌搜索可以實(shí)現(xiàn)對(duì)日前調(diào)度指令的不斷修正。文獻(xiàn)［31］以孤島運(yùn)行方式下保證微電網(wǎng)供電安全可靠及滿足負(fù)荷需求功率為前提，加入對(duì)環(huán)境影響度的考慮構(gòu)建微電網(wǎng)的日前調(diào)度優(yōu)化模型，采用改進(jìn)后計(jì)算復(fù)雜性降低的協(xié)同遺傳算法尋優(yōu)求解，研究表明，該算法求解效率更高，在質(zhì)量方面比一般遺傳算法更優(yōu)。文獻(xiàn)［32］關(guān)注孤島模式下微電網(wǎng)的能源規(guī)劃?；趯?duì)分布式電源的特征分析，提出微電網(wǎng)多目標(biāo)優(yōu)化模型，以多目標(biāo)約束為前提，利用改進(jìn)的粒子群算法對(duì)微電網(wǎng)分布式電源的最優(yōu)輸出功率進(jìn)行求解，研究表明，改進(jìn)的粒子群優(yōu)化求解速度快，算法簡(jiǎn)單且易于優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。文獻(xiàn)［33］提出一種孤島模式下微電網(wǎng)多時(shí)段實(shí)時(shí)策略優(yōu)化調(diào)度模型，并采用差分進(jìn)化算法進(jìn)行求解，仿真證實(shí)了微小增加微電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)成本可極大提高供電可靠性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)整體成本最低，研究表明，該算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、收斂快、魯棒性強(qiáng)，適用于全局優(yōu)化。

此外，2009 年新生的萬(wàn)有引力搜索算法也在微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化求解中廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)［34］應(yīng)用基于萬(wàn)有引力定律的二進(jìn)制搜索算法對(duì)微電網(wǎng)動(dòng)態(tài)優(yōu)化模型尋求最優(yōu)解，該算法尋解速度極快，但容易陷入局部解。文獻(xiàn)［35］將改進(jìn)后的萬(wàn)有引力搜索算法對(duì)微電網(wǎng)調(diào)度模型求取最優(yōu)解，該算法以萬(wàn)有引力算法為基礎(chǔ)，融合了精英算法，并強(qiáng)化群體之間的相互交流，及記憶與記憶間的存儲(chǔ)來(lái)增快尋解，其迭代尋優(yōu)的過(guò)程因加入群體反向?qū)W習(xí)機(jī)制而得以更準(zhǔn)確，進(jìn)而其尋解的可靠性也得以提高，由于速度更新公式得到改進(jìn)其粒子搜尋能力大大增強(qiáng)，提高了優(yōu)化精度。

綜上，微電網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行屬于非線性規(guī)劃問(wèn)題，且含有多個(gè)優(yōu)化目標(biāo)及非單一約束條件。因此，在進(jìn)行微電網(wǎng)運(yùn)行優(yōu)化求解時(shí)盡量選擇簡(jiǎn)單、可操作、尋解速度快、全局搜索能力強(qiáng)、求解精準(zhǔn)的智能算法。

4 結(jié)語(yǔ)

在傳統(tǒng)能源日益枯竭、生態(tài)破壞危機(jī)日益加劇的今天，新能源發(fā)展勢(shì)在必行，“三型兩網(wǎng)”重要戰(zhàn)略的提出，進(jìn)一步推動(dòng)了可再生能源的推廣應(yīng)用及智能電網(wǎng)的建設(shè)。微電網(wǎng)很好地融合了分布式電源，對(duì)促進(jìn)新能源消納、推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型有重要意義。

為深化電力體制改革，營(yíng)造微電網(wǎng)健康、有序發(fā)展的良好環(huán)境氛圍，構(gòu)建多元融合、供需互動(dòng)、高效配置的聯(lián)合集中能源產(chǎn)消體系，國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局提出要建設(shè)微型、清潔、自治、友好的并網(wǎng)型微電網(wǎng)，并形成“源-網(wǎng)-荷”一體化創(chuàng)新運(yùn)營(yíng)模式［36］；2019 年國(guó)家電網(wǎng)“三型兩網(wǎng)”重要戰(zhàn)略提出：未來(lái)園區(qū)微電網(wǎng)系統(tǒng)、冷熱電聯(lián)供分布式能源系統(tǒng)等綜合能源系統(tǒng)將發(fā)展成為深度融合物理信息、多能互補(bǔ)、協(xié)調(diào)互動(dòng)的形式。

因此，在微電網(wǎng)優(yōu)化目標(biāo)選取上，要考慮更綜合、全面的優(yōu)化目標(biāo)，同時(shí)要在結(jié)合分布式電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及負(fù)荷特性詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)微電網(wǎng)供需平衡、合理供電的研究；對(duì)于不同的能源形式，應(yīng)構(gòu)建不同的約束條件；為了保證尋優(yōu)的快速、準(zhǔn)確，要盡量選取智能、科學(xué)的數(shù)學(xué)優(yōu)化算法實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)綜合優(yōu)化。

目前已有不少學(xué)者為微電網(wǎng)及其經(jīng)濟(jì)優(yōu)化運(yùn)行的研究做出努力，但隨著冷熱電聯(lián)供、新型儲(chǔ)能系統(tǒng)等概念的提出，微電網(wǎng)的整體經(jīng)濟(jì)運(yùn)行優(yōu)化更加復(fù)雜。未來(lái)研究可將微電源優(yōu)化調(diào)度與需求側(cè)管理結(jié)合起來(lái)構(gòu)建整體運(yùn)行優(yōu)化模型，利用負(fù)荷預(yù)測(cè)的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式電源發(fā)電計(jì)劃及儲(chǔ)能充放電計(jì)劃的合理安排。