考虑需求侧响应及不确定性的微电网双层优化配置方法
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国网浙江省电力公司电力科学研究院的研究人员赵波、汪湘晋等，在2018年第14期《电工技术学报》上撰文指出，微电网是分布式发电的有效组织形式，微电网的优化配置是保障微电网运行经济性和稳定性的关键。随着直流负荷的增加，交直流混合微电网已成为微电网的研究热点。研究在分布式电源容量优化时，兼顾微电网运行优化的交直流微电网双层优化配置方法。
在此基础上，分析可再生能源发电的间歇性与不确定性对微电网优化配置的影响；并引入需求侧响应，通过引导用户改变用电方式，达到优化负荷特性的目的，从而降低系统的经济成本，提高微电网系统的稳定性。
结合工程实际，通过NSGA-II算法与混合整数线性规划结合的方法来求解多目标双层优化配置模型，并用算例证明了该方法的合理性和有效性。
近年来，微电网由于其在提高配电网对分布式电源的接纳能力，提高可再生能源的利用效率以及保证关键负荷供电，增强供电可靠性方面的优势，成为如今的研究热点。目前，交直流混合微电网是其发展的热点之一。
不同于单一的交流微电网或直流微电网，交直流混合微电网含有交流和直流母线，能够减少换流装置，降低微电网的换流损耗，提高微电网的经济性；同时，能够更好地进行交直流侧的运行控制，从而保证在并网运行时的电能质量，提高微电网的系统稳定性[1-3]。
微电网优化配置问题是微电网规划、设计以及建设的核心问题之一，合理地配置是保证微电网经济、稳定运行的基础。通常根据可利用的能源情况和负荷需求，以经济性、供电可靠性、可再生能源消纳等最优为目标进行优化配置，以确定微电网中分布式电源的类型及容量。
目前的优化配置研究主要包括以下方面：微电网优化配置模型中的优化对象及优化配置算法；不同可再生能源类型微电网的优化配置研究，如风光柴储独立型微电网和风柴储生物质能独立微电网的优化配置研究[4,5]；不同优化目标情况下的微电网优化配置研究，如文献[6]中提到的考虑经济性，排污环境性和运行风险可靠性的多目标优化模型；考虑不同运行控制策略下的微电网优化配置的研究[7]；如文献[8]研究的并网情况下的微电网优化配置方法。
上述文献都是基于交流微电网的供电侧研究，没有考虑交直流混合微电网中的交直流功率耦合和交互及其对换流损耗的减少作用。文献[9]初步开展了交直流混合微电网情况下的优化配置的研究，但对于交直流耦合建模不够深入，仅按比例考虑了直流负荷，未详细考虑直流负荷特性，同时未考虑风、光资源出力不确定性和负荷侧的需求侧响应对配置的影响。
微电网内通常含有较多的风、光等可再生能源发电，因此，考虑风、光资源的间歇性和随机性将会较大影响微电网的优化配置结果。文献[10]通过概率密度函数的方法来研究风电的处理不确定性。文献[11]考虑了微电网规划中的不确定性影响，引入二元变量表征分布式电源的不确定性，并采用Benders分解算法对模型进行变换求解。文献[12]建立了关于虚拟电厂优化调度的双层模糊机会约束规划模型。上述模型能够计及风光的不确定性影响，但求解复杂度较高，具有一定的局限性。
在负荷侧，需求侧响应（Demand-side Response, DR）对微电网优化配置的结果有较大的影响。通过需求侧响应引导用户的用电行为，使负荷特性与风光等发电特性相匹配[13]，可以达到减少配置容量，提高微电网整体经济性的效果。
文献[14]考虑海水淡化一类可转移负荷的需求侧响应及转移策略，但它的优化目标局限于经济性，未考虑到用户满意度和微电网自平衡率等指标，优化结果可能并非最优解集。文献[15]考虑了并网型光储微电网采用需求侧响应对储能优化配置的经济效益分析。文献[16]提出了促进风电消纳的发电侧、储能及需求侧联合优化的模型。
以上研究多为交流微电网中基于历史数据进行需求侧响应。本文将更加侧重分析交直流混合微电网中的需求侧响应模型，及其对微电网优化配置经济性以及应对可再生能源发电不确定性的影响。
本文在考虑交直流混合微电网容量优化的同时，兼顾运行优化对容量配置的影响。同时考虑可再生能源出力的不确定性对优化配置带来的影响，并建立考虑用户满意度的交直流混合微电网需求侧响应模型，有效提升微电网应对可再生能源发电不确定性的能力，降低其经济成本。
图1 微电网系统简化结构
本文为解决交直流混合微电网的优化配置问题，提出了交直流混合微电网系统模型以及优化配置算法模型，同时综合考虑了可再生能源发电不确定性和需求侧响应对系统配置的影响。结果表明：
1）与传统交流微电网相比较，交直流混合微电网能够有效降低系统的换流损耗，降低换流装置配置容量，能够有效提高系统的整体经济性与可行性。
2）在考虑可再生能源的不确定性后，对交直流混合微电网优化配置的影响较大。为了提高应对不确定性的能力，系统的配置容量将会增大，整体经济性有所降低。
3）进一步引入需求侧响应，通过削峰填谷，使得系统应对可再生能源发电的不确定性和间歇性的能力得到提升，系统安全运行的水平得到提高；同时降低了储能的充放电频率，减少了充放电损耗，降低了系统配置容量，从而提高了微电网系统的经济性。