本文是一篇工程管理论文，本文提出五种微电源，包括风电、光伏等，综合考虑多目标、多约束条件，采用DC-NSGA-Ⅱ算法对微电网基于策略驱动的调度方式及传统的调度方式进行优化调度的深入研究。
第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
能源是人类生活生产运作必不可缺的元素，是人类进步发展的基石。2021年12月8日，习近平总书记明确强调，绿色低碳发展是未来经济社会发展需要完成的长期任务，明确要持续调整和优化产业结构与能源结构，并且必须与实际情况相结合，所以未来我国会逐步退出传统能源，同时还将大力发展新能源。能源转型必须要保证能源替代与转换的可靠性及安全性。我国是非常典型的能源消耗大国，当前迫切需要调整能源规划，特别是要加强综合能源管理，通过电能替代与置换转换等方式推动能源低碳、高效的发展。据统计，我国CO2排放量超过美国和欧盟的总和，能源消耗量大就意味着面临严重的环节问题。在能源需求和环境保护的双重压力下，微电网（Microgrid，MG）技术已成为全球研究热点。分布式发电（Distributed Generator，DG）技术和外部公用电网（External Power Grid，EPG）之间分配的发展给人类社会带来巨大的经济和环境效益，分布式可再生能源（Renewable Energy Source，RES）存在间歇性和波动性，增加了维持电网稳定性和能源应用经济性的难度，使得微电网系统内各分布式电源、储能电源（Energy Source，ES）复合电能需求的调度控制优化成为前沿的研究方向。
外部公用电网（EPG）实现了电力资源的优化配置，成为电力系统的主要供电形式。然而在实际运行过程中也出现一些问题，其一是运行方式的灵活性比较差，导致用户的多样化和个性化需求得不到充分满足；其二是目前的技术非常复杂，在运行管理方面有较高的要求，如果不能对局部事故进行妥善处理，很可能会引发连锁反应，而且还可能会导致系统崩溃；其三是由于投资成本以及自然环境的制约，难以实现偏远地区的供电；其四是环保友好性比较差，由于民众的生活水平日益提升，再加上经济社会的持续发展，当前全球能源消耗量不断增长，环境问题和能源短缺问题愈发严峻，所以为了平衡好环境保护与资源利用，以及能源紧缺和用电需求间的矛盾关系，迫切需要发展DG技术。
1.2 相关研究综述
世界上很多国家都在大力发展微电网技术，特别是关于优化调度的研究越来越丰富，对于MG技术来说，优化调度理论是非常重要的基本理论，调度策略会在很大程度上影响发电的经济性和系统运行的稳定性。目前学术界关于优化调度的研究，主要包括系统发电成本和燃料成本等等，为了加强对成本的控制，采取科学的优化调度策略，构建相应的优化调度模型，通过智能优化算法对方案进行求解。目前学术界对微电网优化调度的研究主要聚焦于多目标优化和优化算法选择，以及运行策略等。
1.2.1 国外研究现状
通过调研相关资料能够得知，外国学者在新能源发电系统技术上更加重视微电源的容量配置情况，并以此为基础进行了一系列的实验。Logenthiran. T等（2009）[7] 在研究过程中引入多目标模糊优化法，先将多样化的目标简单化，即进行变量的递减，再使用遗传算法和拉格朗日松弛相结合的方式寻找最小的运行成本，解决热力机组的投入问题，使运行成本最小化。Mousavi等人（2009）[8] 将研究重点放在模糊控制上，通过研究BS，明确不同阶段的充放电状态，进而及时解决BS可能出现的问题，明确其运行状态，最终延长电池的寿命。Koutroulis等（2010）[9]将因变量控制为发电二十年所消耗的维护成本和发电成本，将研究对象设定为风光互补发电系统，在计算微电源容量的过程中引入遗传算法进行求解，得到系统经济性在极大程度上受到优化调度策略的影响。Liao（2010）[10]通过研究提出了排放成本和发电成本影响下的智能微电网（Smart Microgrid，SMG）环境经济调度新模型，利用量子遗传算法确定数学模型的准确性和有效性，解决经济调度问题。Ashari等人（2011）[11]将研究过程的重点放在光/柴/蓄/混合发电体系上，不断调整柴油机在使用过程中的开关时间，得到了系列数据最终得出最优方案，大大程度上降低了发电成本。灵活有效的运用DG是解决偏远地区、孤岛电力供应的有效途径。EI-Shatter等人（2011）[12]该研究定义了风力和光伏发电系统产生的电力，通过模糊控制法将研究重点放在风光互补发电体系上，实现了最大功率的统计，可以保障最大功率工作点的维持和稳定，仿真结果证明了模糊逻辑控制器的正确性。Logenthiran（2011）[13]提出了一种分布式智能系统的设计与实现方法，设计并实现了微电网集成智能多智能体，通过优化各微网的本地生产和微网与主网之间的电力交换，实现集成微网的运行控制方案。
第2章 微电网调度相关理论
2.1 微电网概述
自从微电网正式被提出之后，在很多国家得到广泛的应用，然而因为不同国家的实际需求和发展理念存在较大差异。MG最早出现在2002年的美国，由美国电气可靠性技术解决方案协会（The Consortium for Electrical Reliability Technology Solutions，CERTS）提出。近年来美国在对MG技术的相关研究一直走在世界的前列，最初的MG仅仅是指由若干个小容量微电源共同组成的小型网络，美国能源部在首次提出MG工程时就给予充分重视，并且在2003年就将通信技术以及其他较为先进的技术应用于电力系统，能够有效提升电网技术的智能化水平，之后提出“Grid2030”发展战略[90]，美国能源部专门针对电力系统的发展提出一系列的新措施，MG就是其中之一。CERTS为了对MG进行研究，专门开发了相应的测试基地，并且针对MG进行了多次试验，取得了丰硕的研究成果[91]。学术界在仿真研究中对MG项目进行分析时，最主要的目的是研究能够使用户日常需求得到满足的运行方式，而且要兼顾MG运行的经济性以及安全性，不断提升管理系统的运行效率。美国通用电气公司在这些方面提供了有力的支持，促成了通用电气全球研究计划。除了在民用领域开展MG的建设项目，美国在军用领域也开展了MG的建设项目。美国国防部、能源部以及国土安全部建立合作关系，于2011年开始，总投入约3850万美元启动了“蜘蛛”项目工程，建设兼具可靠性以及安全性的智能电力网络设施模范工程项目（Smart Power Infrastructure Demonstration for Energy，Reliability and Security，SPIDERS），然后分别在美军的史密斯和卡森堡基地，以及珍珠港-西肯联合基地开展MG建设项目研究工作，满足军事基地的电力负荷需求。三个军事基地的MG建设项目在建设规模上以及复杂程度上也是逐级递增的，旨在通过相应的MG项目研究，制定出适用于军事基地的MG标准[92]。
2.2 微电网形态及结构
根据供电方式的差别分类，微电网主要有直流型MG、交流型MG和交直流混合型MG[81]；依据运行方式的不同可分成孤岛型MG和并网型MG。根据目前的兼容性和技术成熟程度，MG的形式依然以交流型MG为主，所以本文选择交流MG作为研究对象。
MG的优点主要是拥有较为多样的形态架构，而且运行方式具有较强的灵活性，但MG内部不同元素的构成也有一定的共性特点，可以从以下几方面进行总结和归纳：
（1）电源侧：主要由间歇性分布式电源（Intermittent Distributed Generator，IDG）和可调控分布式电源（Dispatchable Distributed Generator，DDG）等构成的分布式电源以提供MG的电力供应。IDG主要为风电和光伏发电等间歇性RES发电；DDG主要是指有一定调节功能的分布式电源，比如柴油发电机和燃气轮机等；
（2）电网侧：具体包括电气连接与MG控制单元，以及并网设备等；
（3）负荷侧：可将其分为柔性与刚性负荷，前者指的是有需求侧响应潜力的负荷，后者指的是不可中断的负荷；
（4）储能侧：对MG具有较强适应性的储能装置可分为两大类，分别是能量型和功率型，前者具体包括抽水和电池储能，后者具体包括飞轮和电化学储能。
第3章 基于策略驱动的微电网的动态经济调度模型 ......................... 39
3.1 微电网动态经济调度模型分析 ............................... 39
3.2 构建优化模型的目标函数 .............................. 40
第4章 基于DC-NSGA-Ⅱ优化调度模型求解算法研究 ................................ 49
4.1 动态多目标优化问题描述 ................................... 49
4.1.1 多目标优化问题 ............................... 50
4.1.2 Pareto最优解集的概念 .......................... 50
第5章 混合能源微电网系统动态调度仿真及分析 ............................ 73
5.1案例背景 ............................ 73
5.2调度对比分析 ......................... 77
5.3本章小结 ................................ 81
第5章 混合能源微电网系统动态调度仿真及分析
5.1案例背景
本文算例采用某海岛微电网系统作为案例研究，该地属于
