微电网作为综合消纳分布式可再生能源有效形态,在能源转型的大趋势下正迎来广阔的发展前景。同时,信息物理融合技术以及先进控制技术正推动微电网朝多形态重塑与发展以丰富其应用场景。在此背景下,传统主要通过配电网的规划理论、调度框架、优化建模等研究方法迁移到微电网将面临适用性与合理性的挑战。因此,针对微电网不同运行控制模式与通信特点,开展针对性的运行与规划相关研究将具有重要的意义。本文立足高比例可再生能源接入带来运行不确定性显著增长的情景,聚焦优化建模与求解算法两个层面,对多形态微电网的运行与规划开展研究,主要工作如下:(1)针对并网型微电网的安全评估问题,提出了电压越限概率、置信度电压波动范围以及线路传输功率越限概率作为微电网安全运行的关键指标。扩展QV节点潮流对并网点电压控制的分布式电源+储能的运行特性进行合理描述。在此基础上首次提出了含QV节点的概率潮流解析算法,丰富了概率潮流的节点类型并实现并网型微电网的运行状态快速在线评估。算例对比验证了所提概率潮流模型与算法的准确性,同时也表明所提评估指标与方法能够有效量化系统安全运行风险,识别系统运行薄弱环节。(2)针对单一旋转备用在含高比例可再生能源的孤岛微电网的应用存在备用紧缺的问题,提出了源-荷-储协同备用体系。基于该体系,建立了考虑备用风险决策的孤岛微电网日前功率-备用联合优化调度模型,引入条件风险价值理论度量因备用不足引起的运行风险损失。在传统源荷预测误差分析建模基础上,考虑了预测误差之间的相关性问题,并运用计及相关性的拉丁超立方体抽样对预测误差进行场景生成以大幅降低传统依赖蒙特卡洛法的维灾。算例分析表明了所提功率-备用联合优化调度模型能够有效缓解高比例可再生能源接入的备用紧缺,提升系统运行的安全性和经济性。(3)针对现有面向对等控制孤岛微电网的概率潮流解析算法以及有功-无功协调规划理论的空缺,首先提出计及相关性的孤岛微电网概率潮流解析算法,运用Nataf变换处理分布式电源出力相关性,并基于半不变量法与Gram-Charlier级数展开求解概率潮流。在此基础上,从年综合费用和运行风险两方面构建有功-无功资源多目标协调规划模型,采用NSGA-II求取Pareto最优解集提供决策选择。算例仿真分析验证了所提概率潮流解析算法的准确性,规划方案对比分析也表明了所提规划模型的有效性与合理性。(4)针对孤岛微电网群的实时调度问题,提出了分散协同调度框架。以多智能体一致性理论为核心思想,将孤岛微电网群的实时经济调度问题转化为调节成本一致性问题以实现分散协同功率分配。根据各调控单元的运行特性,提出了调度优先级微电网内部功率分配策略,进而构建了微电网调节成本函数。为合理配置孤岛微电网群调控资源,建立了与运行相耦合和的孤岛微电网群有功调控资源双层优化规划模型,并对各单元的调节成本进行精细化建模。将一致性算法嵌入多种群遗传算法求解双层优化模型。算例仿真对比分析验证了所提规划模型与调度策略的有效性与优越性。论文研究成果丰富了微电网的优化建模及求解的理论和方法,在微电网源网荷储协调运行与规划方面具有广阔的应用前景。论文工作得到了国家自然科学基金项目(51777077)和广东省自然科学基金项目(2017A030313304)的支持。