应对微网群大规模接入的互联互动新方案及关键技术

从目前研究来看，柔性直流应用于微网群互联的拓扑结构和规划设计研究仍较为初步。而柔性直流互联微网结构需要考虑的因素较多，主要体现在：

①微网和柔性直流运行方式对结构有所限制，互联点、互联容量和电压等级的选择比目前无功补偿装置以及分布式发电接入的选择更为复杂，需要协调多种因素;②N?1 与传统计算有较大不同，互联换流站 N?1 不仅使对交流侧失去功率支撑点也改变了微网群互联拓扑结构，直接影响了微网群及其他互联点运行，并导致整个电网潮流分布出现较大变化;而如果是交流侧 N?1，那么微网群直流互联能够辅助交流侧转供和重构;③多端柔性直流的结构、容量与运行方式密切相关，不同的结构和互联站点容量对应着不同的运行方式，互联多微网的柔性直流系统优化配置时不仅需要协调多端柔性直流系统与现有交流系统之间的关系，还需要协调系统规划网络结构与未来运行模式及运行策略之间的耦合关系，这种多层次的耦合关系致使优化配置问题的建模与求解难度大大增加，需要针对以上柔性直流互联微网群的独特特点开展深入研究。

2)交直流互联微网群的优化运行：传统交直流系统中直流线路较少，控制较为简单，最优潮流及运行优化方法也相对成熟。但是在柔性多端直流互联的微网群系统中，直流系统成为承担潮流的主要方式之一，因此潮流优化时需要精细化考虑电力电子变换器损耗，构建其相应的损耗模型;同时交直流混联微网群系统控制方式多样，潮流优化受其运行控制方式的影响，需要考虑不同控制方式之间的调整和优化;另外，潮流优化还需要考虑配网交流系统中三相不平衡、微网内可再生能源的随机性等情况。

交直流混合潮流计算是进行优化运行的重要基础，目前针对多端直流潮流计算主要有统一迭代法和交替迭代法，其中交替迭代法将交直流系统的潮流方程分开进行求解，被认为能够更好地在潮流计算中处理交直流多类型控制策略和精细化损耗计算[34-35]。目前对于多端低压直流连接微网群的优化运行研究尚未有开展，但是对于多端直流在大电网中应用后的交直流混合最优潮流问题已开展了初步研究，文献[36]认为多端交直流混合的最优潮流问题是一个非凸非线性的优化问题，其采用二阶锥规划方法将非凸问题转化为凸问题，然后使用内点法求解。文献[37]采用自适应协方差进化策略对交直流潮流进行优化。

但是以上研究一方面均较为初步，未考虑多端系统多类型控制和约束，另一方面主要集中于输电网络优化，而微网群如上所述有自身的一些特点，因此计及多种运行控制方式和交直流效率的微网群系统潮流优化是一个更加复杂的非凸非线性问题，同时，系统优化还必须考虑线路之间的相互支撑、提升分布式发电接入能力等多种目标，常规的优化方法在处理该问题时可能难以收敛至全局最优或无法收敛，如何合理建模并寻找求解方法仍有待于进一步的深入研究。

3)交直流互联微网群互联协调控制：交直流互联微网群互联协调控制包括交直流电压协同控制、故障协调控制等。其中交流系统电压协调控制目前研究主要涉及带载分接头相互协调改善配网电压[38]、多分布式发电协调对系统电压的共同支撑[39]、含虚拟发电厂配网的电压稳定协调[40]等多个方面;直流系统中，电压协调控制主要基于直流母线电压变化来调整各电力电子变换器的工作方式与运行点，确保不同工况下的有功功率平衡[41]，相关研究涉及直流微网各单元协调控制和状态切换[42]、含分布式储能单元直流微电网自适应 Droop 协调控制[43]等控制策略， 并提出了直流电压控制、 自适应 Droop控制以及有功无功控制等方式之间的协调方法[44-45]。

目前，针对直流系统或交流系统单独的电压协调控制的相关研究较为成熟，但由于交直流混联微网群配电系统存在多端的交直流耦合，采用单独的交流电压控制将忽略直流电压这一重要运行参量的动态变化，无法保证电压协同控制过程中的直流系统稳定性;而单独的直流电压控制无法完成复杂的交流多端电压协同调节。针对多端电压的协同控制问题，相关的分析与控制方法比较缺乏，需要进行进一步深入探索。

2 微网群互动新方案及关键技术

近年来随着智能电网的不断发展，微网参与需求侧互动能力逐渐被发掘，微网自身含有发电装置、储能装置，甚至也包括电动汽车充电站等，同时自动化和智能化水平也较高，与普通用户相比，能够以一个整体组织内部电力生产、传输、交易及使用来深度参与需求响应，既可以向电网购电，也可以向电网售电，这意味其更有能力通过价格信号、激励等，来改变其短期和长期电力消费模式，能够对电力需求侧市场能够产生重大影响。但是由于微网建设仍以示范为主，分布零星，目前尚无法在需求侧发挥重要作用。在微网互联等解决方案推动微网大规模发展后，微网将不仅能够通过响应价格信号(分时电价，实时电价，尖峰电价)或激励信号(直接负荷控制，可中断/可削减负荷)为电网有偿提供调频调峰等辅助服务[46]，并且微网集群如果容量满足电力市场准入条件，即可以更为主动的竞价方式直接参与市场竞争，经过供需双方博弈达到系统出清价格[47-48]。这一方式下，微网以微网群的方式参与电力市场调节的手段更为灵活，有助于形成公平合理的市场电价及实现资源的优化配置，但相关的发电商市场分配问题也更加复杂。本章将针对上述 2种主要的大规模微网与电网互动形式对国内外相关研究进行介绍与总结。