隨著國家可再生能源發(fā)展規(guī)劃的推進以及城市環(huán)境和能源轉(zhuǎn)型的迫切需求，大量的新能源示范城市、綠色能源縣、可再生能源產(chǎn)業(yè)園區(qū)等建設將逐漸加快，分布式可再生能源滲透率的增加成為必然趨勢，其接入的運行控制與穩(wěn)定性問題近年來也受到關注。

目前通過微網(wǎng)方案可以部分解決分布式電源（Distributed Generator, DG）接入的控制、功率平滑、運行以及管理等問題，但隨著交流配電網(wǎng)中微網(wǎng)數(shù)量的快速增長，如何將多個微網(wǎng)集成聚合起來以提高系統(tǒng)的可靠性，增強能源互補與能量管理，提升輔助服務等會受到越來越多的關注與研究。

目前的研究主要集中在主動配電網(wǎng)、虛擬電廠和交流互聯(lián)多微網(wǎng)等解決方案。主動配電網(wǎng)方案是將分散連接到多條交流饋線的微網(wǎng)進行統(tǒng)一運行調(diào)度與實施主動管理，協(xié)調(diào)微網(wǎng)間以及大電網(wǎng)的功率分配出力。虛擬電廠方案則是通過先進的信息通信技術和軟件系統(tǒng)實現(xiàn)不同微網(wǎng)、儲能、電動汽車、可控負荷等分布式資源的聚合和協(xié)調(diào)優(yōu)化，以將其作為一個特殊電廠參與電力市場和電網(wǎng)運行。

這兩種方式均是基于現(xiàn)有網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，通過采用先進的信息和控制技術，實現(xiàn)提升微網(wǎng)和配電網(wǎng)的運行能力和經(jīng)濟性，但是受到固有結(jié)構(gòu)限制，難以進一步在可再生能源功率波動分擔、潮流靈活控制、增強可靠性等方面發(fā)揮更大的作用。

同時，有學者提出在規(guī)劃設計時考慮不同微網(wǎng)間的相互配合以及微網(wǎng)故障的自愈能力，但受制于交流網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和可再生能源的地理分布，故障時相互支持的能力有限，廣域范圍多微網(wǎng)的互補特性難以充分發(fā)揮。

此外，還有學者提出通過交流線路互聯(lián)多個微網(wǎng)的方案，但是通過交流線路互聯(lián)，無法控制各個微網(wǎng)間的交換功率，難以實現(xiàn)潮流的自由調(diào)節(jié)，限制了多微網(wǎng)集成聚合運行的靈活性。并且文獻中所提方案都只從經(jīng)濟性角度考慮，以發(fā)電成本最小或運行成本最小作為優(yōu)化目標，但在最優(yōu)經(jīng)濟性運行的情況下，可再生能源出力過大可能會導致微網(wǎng)內(nèi)及其并網(wǎng)點的電壓波動，甚至出現(xiàn)電壓越限的情況。

因此，通過柔性直流互聯(lián)多個微網(wǎng)進行集成聚合運行優(yōu)化是一種新的技術方案，相較于交流互聯(lián)，通過電壓源型變流器（Voltage Source Converter,VSC）的柔性直流互聯(lián)多個微網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對有功功率和無功功率的解耦控制，并且能夠控制多微網(wǎng)間的交換功率，提高多微網(wǎng)集成聚合運行的靈活性；可以在更大的時空范圍利用不同微網(wǎng)的風電、光伏的互補性，實現(xiàn)可再生能源更廣范圍的分散接入與波動均擔；同時能夠有效抑制可再生能源波動帶來的電壓波動和越限問題，從而進一步提高微網(wǎng)對可再生能源的消納能力。

目前，在配電系統(tǒng)中應用交直流混聯(lián)技術已成為國內(nèi)外研究熱點。美國北卡羅來納州立大學的學者提出FREEDM交直流混合配電系統(tǒng)用于管理可再生能源和儲能等即插即用設備；美國弗吉尼亞理工大學CPES中心提出的樓宇交直流配電系統(tǒng)，可以提高可再生能源的接入比例和系統(tǒng)能效；歐洲丹麥奧爾堡大學的學者提出了交直流混合微電網(wǎng)多種工作模式轉(zhuǎn)換與控制方案。

總體來看，目前研究集中在多端直流領域的設備拓撲結(jié)構(gòu)、閥控技術以及變換器控制等方面，并取得一定成果，交直流混合配電系統(tǒng)已具備了實際運行的基礎。

隨著中低壓柔性直流裝備以及控制技術的逐漸成熟和應用，交直流混合配電網(wǎng)將成為未來配電網(wǎng)的形態(tài)之一，尤其是在多微網(wǎng)接入的情況下，交直流混合配電將會是其重要的解決方案。但是如何更加合理地運用柔性直流來互聯(lián)多微網(wǎng)，進行多微網(wǎng)集成聚合優(yōu)化運行，目前尚未有深入研究。

本文立足于此，提出將多個微網(wǎng)通過柔性直流互聯(lián)的方案，在每個微網(wǎng)按自身經(jīng)濟性最優(yōu)運行的情況下，采用柔性直流互聯(lián)方案靈活調(diào)控多微網(wǎng)間的交換功率，解決電壓波動和越限問題，從而提高微網(wǎng)對可再生能源的消納能力，同時進一步優(yōu)化系統(tǒng)的網(wǎng)損問題。

本文以微網(wǎng)中電壓波動最小和系統(tǒng)網(wǎng)損最小為優(yōu)化目標，從多目標優(yōu)化的角度對VSC的功率優(yōu)化調(diào)度問題進行了研究，提出了多微網(wǎng)柔性直流互聯(lián)的多目標優(yōu)化模型，采用NSGA-Ⅱ算法、交直流混合潮流算法以及模糊聚類法對模型進行求解。最后通過單次潮流和連續(xù)潮流的仿真，從電壓水平、可再生能源滲透率和網(wǎng)絡損耗角度驗證了所提模型和算法的有效性。

圖1 基于VSC的多微網(wǎng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)

圖5 多微網(wǎng)互聯(lián)算例

結(jié)論

隨著配電網(wǎng)中微網(wǎng)數(shù)量的增加，面對微網(wǎng)中分布式電源出力的間歇性、波動性造成的電壓波動和電能質(zhì)量下降，以及因此帶來的可再生能源滲透率難以提高的問題，本文提出通過柔性直流互聯(lián)多個微網(wǎng)集成聚合運行的技術方案。以微網(wǎng)中電壓與標稱電壓方差最小和系統(tǒng)網(wǎng)損功率最小為優(yōu)化目標，提出了一種基于柔性直流互聯(lián)的多微網(wǎng)多目標優(yōu)化模型，應用NSGA-Ⅱ算法和交直流混合潮流算法對模型進行了求解，并利用模糊聚類法對Pareto最優(yōu)解集進行篩選，得到最終優(yōu)化調(diào)度方案。

對算例進行了仿真分析，結(jié)果表明：所提模型和算法能夠有效抑制微網(wǎng)中電壓波動，進而提高可再生能源的滲透率，同時保證系統(tǒng)的經(jīng)濟運行，對于多微網(wǎng)的集成聚合管理具有理論和實際意義。

交直流混合配電網(wǎng)是未來配電網(wǎng)的一個重要發(fā)展方向，在本文提出的基于柔性直流互聯(lián)多微網(wǎng)的技術方案基礎上，可以在直流電網(wǎng)中接入各類直流源荷和儲能裝備等，作為未來交直流混合配電網(wǎng)的一種運行方案。但是通過直流交換功率涉及不同微網(wǎng)間交易機制問題，相關方面仍有待進一步研究。