近年来,中国经济的快速发展带动了能源需求的急剧增加,需求的增加引发了能源供给与环境保护问题。加快新能源开发进程已成为中国社会关注的焦点,在强有力的政策推动下,以风能光能为代表的新能源发展速度十分迅猛,然而受制于风光发电随机性特性以及资源与需求逆时空分布特性,风光发电弃能现象十分严峻。蒙西地区属于中国风光资源一类地区,蒙西电网又毗邻华北、东北和西北电网的负荷中心,是国家重要的能源及电力输出基地,在国家能源发展和节能减排战略中占有举足轻重的地位。同时也是国家落实可再生能源发展规划、实现节能减排战略目标的重要地区。因此,降低该地区新能源发电弃能是解决当前问题的重要环节。在此背景下,国家发改委与能源局共同提出了“加强能源互联,促进多种能源优化”和“互联网+能源”的战略布局。建立以电能为中心,灵活接纳兆瓦级的多点介入的多种分布式能源,广泛使用多智能体技术、集成能源信息,并通过协调控制和决策体系,耦合电力系统、热力网络及天然气网络等实现区域能源自治的能源互联网,也称为微能网。本文以微能网为研究对象,深入分析多种能源运行系统的耦合机理,讨论微能网在促进新能源发电弃能消纳中的作用,主要研究内容如下:(1)梳理了微能网的基本概念及相关政策,分析新能源对电网产生的影响,通过优化配置,从而合理消纳新能源,使电网安全性整体提高。分析了微能网的不同运行模式。收集整理了日本、美国、欧洲和中国微能网项目实施情况及存在的问题,给出了相应的经验启示。以此为基础,结合中国现有国情,深入研究微能网运行的模型优化及效益评价,为促进新能源发电弃能消纳奠定了依据。(2)建立了考虑需求响应的微能网经济性影响因素模型。首先从规划层、运行层分析了影响微能网经济性的影响因素,以新能源电价为基础建立一套合理的多种能源联合发电调度决策模式,是的电网运营效益达到最大化。包括各发电、储能单元及并网成本、各单元运营收益、环境收益等;其次,以新能源并网率、负荷停电率、联络线负载率为运行评价指标,构建微能网经济性影响因素模型;最后对量化后对重要影响因素进行排序,得出影响微能网经济性关键影响因素。(3)建立了含储能的微能网经济优化模型。首先分析了储能类型与特点并数学建模;其次以经济效益最大和负荷波动最小化为构建多目标模型。考虑目标函数优化方向与量级的差别,使用模糊隶属度函数将数值优化转化为程度优化,并采取最大最小满意度函数将多目标转为单目标求解;最后对所提模型进行了实例分析,验证了所提模型的有效性,量化了储能对新能源经济性、稳定性的影响,及对新能源消纳的促进作用。(4)建立了含能量转换的微能网经济优化模型。首先,分析了能量转换类型、运行模式并数学建模;其次,以经济效益最大化及弃能成本最小化为目标构建多目标模型;最后对所提模型进行了实例分析,验证了所提模型的有效性,量化了能源转换单元对微能网经济性及成本的影响,说明了电锅炉的电-热转换特性及电转气系统的电-气-电双向转换循环特性能够促进微能网中新能源并网消纳。(5)建立计及需求响应的微能网经济优化模型。首先,分析了需求响应的类型并对不同类型需求响应建模;其次,以经济效益最大化和碳排放最小化为目标建立多目标优化调度模型,同时用户侧引入需求响应管理。模型求解过程中采用嵌套带权重极小模理想点法改进传统的粒子群算法;再次,对所提模型进行了实例分析,通过设置响应前后情景对比,验证了所提模型的有效性;最后对实施需求响应后的运行结果从并网率、停电率、负载率三个方面进行技术经济评价。结果表明需求响应优化用户用电行为,平缓负荷需求曲线,提高了系统备用服务。需求响应能够促进微能网内新能源并网出力,提高微能网经济效益和环境效益。(6)建立考虑促进新能源消纳的需求响应的微能网综合效益评价模型。首先,从经济性、环保性、社会性和技术性四个维度构建了微能网的综合效益评价指标体系;其次,建立了微能网综合效益评价模型,使用熵权-层次分析法的组合赋权模型,对评价指标体系进行赋权,通过逼近理想点法对不同实施方案的微能网的综合效益进行评价;最后运用实例对提出的评价方法进行了验证和测算,进一步说明了考虑需求响应的微能网对吸纳弃风弃光,促进新能源消纳的积极作用。