为应对化石能源过度开发导致的环境和能源问题,以能源变革和信息技术为动力的第三次工业革命日渐兴起。智能电网、新能源和分布式电源是第三次工业革命的重要课题:智能电网与可再生能源在电力系统能源转型中扮演着重要角色,而微电网作为智能电网的技术领域之一,将为可再生能源的可靠互联提供解决路径。虽然微电网系统中可再生能源和可控负荷的集成虽然有助于提高电力系统的可持续性,但是新能源调度易受气候与环境影响,其随机性和间歇性会给系统安全稳定运行带来挑战,因此研究可再生能源的管理调度具有重要意义。本文的研究对象是配置了光伏发电机和风力发电机的微电网,旨在解决可再生发电方式所带来的问题,主要工作如下:首先基于微电网的概念和结构介绍了微电网各组成元件的数学模型,包括微电网中可再生能源的原理和数学模型,重点研究蓄电池、超级电容和燃料电池的运行特性、成本函数及各自的局限性。接着针对安装了光伏电板和蓄电池的家庭用户能量调度问题设计优化策略算法,运行算法并分析结果可知,微电网储能不仅可以弥补可再生能源发电的间断性,还有助于抑制电力用户行为随机性的干扰。基于以上分析,论文从微电网运营的角度进一步研究混合储能系统的能量管理问题。因为混合储能系统能够利用各储能方式的优点,所以本文基于此采用模型预测控制方法对微电网最优策略进行研究,并讨论了一种基于预测模型的两层能量管理算法。该算法引入对储能设备的生命周期管理,有助于增强系统鲁棒性、平抑功率波动并降低运营成本。算法结构为两层采样时间间隔不同的能量调度层,其中下层模型采样时间较短,目标函数是最大化收益并弥补可再生能源的预测误差;而上层模型采样时间较长,目标函数为降低操作成本以及损耗成本。该算法在不同时间尺度下的优化不仅能为微电网的经济调度提供最优控制方案,而且同时兼顾了储能系统的退化问题并最小化以提高整个储能系统的使用寿命。最后仿真部分选取包含不同定价方案和参数的算例进行实验分析,证明了算法的有效性。仿真结果表明,蓄电池、超级电容器和燃料电池可以通过协同配合优化微电网的能量调度,利用混合储能方式,可提高微电网可再生能源的使用效率,在抑制预测误差的同时降低运营成本。