随着能源互联理念的发展,可再生能源接入量快速增大、主动负荷应用逐渐增多以及可入网电动汽车普及率的不断增加,触发了对需求响应参与微电网系统调控的研究需求。能源供需系统与主动负荷的协同增效机理研究,是提高系统灵活性与接纳能力的关键。本文针对考虑需求响应参与的微电网系统调控方法及其关键技术展开深入的研究,研究成果可更深入、广域地丰富供需两侧的协同增效效应,为微电网系统的调控研究及应用提供理论指导和技术支撑。本文以不确定性处理为研究线索贯穿、围绕的5个关键内容的具体创新工作如下:(1)不确定性环境下微电网系统调控的基础性方法综合考虑分布式风、光电源出力预测误差、用户用电意愿、储能状态等因素,提出了一种最小化用电成本的微电网动态能量调控模型。为方便分析,建立统一负荷模型,将连接入网的各类负荷归纳为具备一致属性的统一物理模型进行描述;给出了系统随机性的基本表征模型;发展了一种基于广义负荷的新型内部实时电价机制来引导用户的用电行为和避免峰谷倒置。在此基础上,基于模型预测控制提出了一种基础的、动态的微电网能量调控混合整数规划模型,有效改善调控过程中预测不确定性给系统带来的不利影响。(2)基于可调度能力的微电网实时调控方法不同于大多数文献关注离线需求侧管理而忽略了系统不确定性因素,针对微电网环境提出了一种在线优化运行实时调控策略。发展了可调度能力(Schedulable ability,SA)概念,为了提高系统应对不确定性环境的鲁棒性,构建了含不同采样周期的微电网优化运行两阶段实时调控模型。在第一阶段中,在前文发展的面向响应主体的内部电价机制的基础上,以系统运行成本最优为目标、基于模型预测控制方法实现微电网的动态优化。第二阶段在一阶段的动态优化框架内执行,综合考虑实时状态信息和历史信息,提出了面向响应主体的SA评估模型。然后,根据SA评估结果、供需两侧功率的动态失衡水平确定各响应主体的调度优先权,基于既定准则实现了微电网的实时功率调控。(3)基于既定准则的微电网自动需求响应与方法提出了一种基于区块链技术的微电网储能系统自动需求响应方法。探索区块链技术在能源领域的有益应用模式。研究了区块链视角下的微电网系统表征形式;借鉴拥塞价格算法,发展了去中心化的ADR准则,响应主体能够依托该既定准则自主响应系统补偿需求;在此基础上,建立了响应主体间的智能合约,以保障能量交易与利益分配的高效执行。该方法无需对需求侧负荷、供电侧可再生能源出力等进行预测,妥善规避了系统不确定性对优化性能的影响,并很大程度地提高了算法优化效率。(4)事件驱动型微电网自动需求响应方法提出了一种事件驱动型的自动需求响应方法(Event-driven automatic demand response,EADR)。具体地,首先以最小化微电网运行成本和维持供需平衡为目的构造了EADR的系统架构,并详细分析了户用微电网中可能存在的事件类型及触发条件。进一步,在SA概念的基础上,设计了户用资源(Residential energy resources,RERs)和EADR系统之间的事件交互机制,引入状态机来触发EADR方法的在线运行。更进一步地,为了使得所提EADR架构能够应用于实际微电网,将整个EADR系统功能性地拆分为事件管理、EADR服务器和一组本地控制器,并为其各部分设计了分布式在线优化算法。所提方法的核心思想是模拟户用微电网的实际运行动态来构建EADR系统,可以很方便地应用于实际工程。(5)互联多微电网系统的交互能量管理方法面向不含调控中心的互联微电网系统,提出了一种基于双层博弈架构的交互能量管理方法(Interactive energy management,IEM)。上层在一个较大的时间尺度中运行,用于管理各个微电网的用电计划以及微电网间的电能交易行为。为了考虑用户响应意愿,在成本模型中考虑了用户的不满成本(即量化舒适度)。相对地,下层则在较小的时间尺度内运行,即优化频率更高。它基于模型预测控制方法根据更新的系统信息来最小化上层所得结果与真实值之间的差别。如此一来,能够妥善地处理系统供需两侧的不确定性和紧急故障事件。相比于已有文献,交互能量管理方法具有以下两条优势:1)任意微电网间可以依托所建立的以市场为导向的能量共享平台进行直接交易,无需中间媒介;2)优化过程中可同时顾及普通运行情形和紧急故障情形,而且不依赖于任何中央控制实体。