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不确定性环境下多微电网交易协调与经济运行优化策略研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在全球能源转型的大背景下，传统化石能源的日益枯竭以及其使用带来的环境污染问题，促使世界各国积极寻求可持续的能源发展道路。风能、太阳能等可再生能源因其清洁、丰富的特性，在能源结构中的占比不断攀升。然而，这些可再生能源具有间歇性、波动性的特点，大规模接入传统电网会给电网的稳定性和可靠性带来严峻挑战。

微电网作为一种将分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷以及监控和保护装置有机整合的小型发配电系统，能够有效解决分布式能源的接入难题，在实现能源的高效利用、提高供电可靠性和电能质量等方面具有显著优势，成为了能源领域的研究热点和发展重点。随着微电网技术的不断发展和应用，多个微电网相互连接形成多微电网系统，进一步提升了能源利用效率和供电可靠性。多微电网系统通过优化调度，实现了各微电网间的优势互补，降低了运行成本，提高了能源供应的稳定性和可靠性。

然而，不确定环境给多微电网的运行带来了诸多挑战。可再生能源发电功率的不确定性、负荷需求的不确定性以及市场电价的波动等因素，都使得多微电网的交易协调和经济运行面临巨大的困难。例如，风能和太阳能的发电功率受天气等自然因素影响较大，难以准确预测，这就导致了微电网的发电计划难以制定，可能出现电力供应不足或过剩的情况。负荷需求也会随着时间、季节以及用户行为等因素的变化而波动，增加了电力供需平衡的难度。市场电价的波动则会影响微电网的经济运行效益，使得微电网在购电和售电决策上更加复杂。

研究多微电网交易协调和经济运行优化具有重要的现实意义。从能源角度来看，有助于促进可再生能源的消纳，提高能源利用效率，推动能源结构向清洁化、低碳化转型，助力实现全球能源可持续发展的目标。通过优化多微电网的交易协调和经济运行，可以更好地整合和利用可再生能源，减少对传统化石能源的依赖，降低碳排放，实现能源的可持续供应。

从经济角度而言，能够优化资源配置，降低各经济主体的运行成本，提高经济效益，增强微电网在电力市场中的竞争力，促进微电网产业的健康发展。合理的交易协调和经济运行优化策略可以使多微电网系统在满足电力需求的前提下，降低发电成本、购电成本和运行维护成本，提高能源利用效率，从而实现经济效益的最大化。这不仅有助于提高微电网的盈利能力，还能吸引更多的投资，促进微电网产业的发展壮大。

从电力系统角度出发，有利于提升电力系统的稳定性和可靠性，缓解大规模分布式能源接入对主网的冲击，保障电力系统的安全稳定运行。多微电网系统通过协调各微电网的运行，可以有效平滑电力负荷曲线，减少电压波动和功率失衡，提高电力系统的稳定性和可靠性。同时，合理的交易协调和经济运行优化策略可以降低微电网对主网的依赖，减轻主网的负担，提高电力系统的整体运行效率和安全性。

1.2国内外研究现状

在多微电网交易协调与经济运行优化领域，国内外学者已开展了大量研究，并取得了一系列成果。

国外方面，部分学者着重研究多微电网的优化调度模型。例如，文献[具体文献1]构建了考虑分布式电源出力不确定性和负荷需求不确定性的多微电网联合优化调度模型，运用随机规划方法进行求解，有效降低了系统运行成本和风险。文献[具体文献2]提出一种基于合作博弈理论的多微电网优化调度策略，通过各微电网间的合作与协商，实现了系统整体效益的最大化。在交易机制方面，文献[具体文献3]设计了一种多微电网参与的电力市场交易机制，引入双边协商和集中竞价相结合的方式，提高了交易效率和资源配置效率。文献[具体文献4]研究了虚拟电厂模式下多微电网的协同交易策略，通过虚拟电厂的统一协调，实现了多微电网与大电网以及用户之间的灵活互动。

国内的研究也取得了显著进展。在应对不确定性方面，有学者运用区间规划、鲁棒优化等方法处理可再生能源发电和负荷的不确定性。如文献[具体文献5]建立了基于区间规划的多微电网经济运行优化模型，考虑了风光发电和负荷的区间不确定性，通过优化调度使系统在满足一定可靠性要求的前提下，实现经济成本最小化。文献[具体文献6]采用鲁棒优化方法，构建了考虑不确定性的多微电网协同优化调度模型，增强了系统对不确定性的适应能力。在多微电网协调控制方面，文献[具体文献7]提出了一种分层分布式的多微电网协调控制策略，通过上层的能量管理系统和下层的微电网本地控制器之间的协调配合，实现了多微电网的稳定运行和优化调度。文献[具体文献8]研究了基于多代理系统的多微电网协同控制方法，利用各代理之间的信息交互和协作，提高了多微电网系统的响应速度和灵活性。

然而，当前研究仍存在一些不足与空白。在不确定性处理方面，虽然已有多种方法，但对于复杂多变的不确定环境，现有的方法在准确性和计算效率之间难以达到良好的平衡。例如，