微电网被认为是利用分布式电源尤其是可再生能源的有效途径之一。微电网研究旨在加强对能源的科学化管理,提高可再生能源等分布式能源的利用率,运行优化是其中的重要内容。从底层分布式电源角度来看,由于可再生能源的间歇性等特点,最大限度地提升分布式能源转换效率,同时改善底层单元的稳态精度,是微网顶层运行优化的基础。从微网顶层能量管理和优化来看,微电网包含种类繁多的分布式电源设备,可再生能源受外部环境影响较大,且微网在运行不同模式下数学模型有着较大差别,能量管理方式相应存在差异。在尊重底层单元运行特性(底层单元利益)基础上,采用有效的运行优化方法,实现微网系统的全局最优,是提高新能源的利用率,满足经济性、供电可靠性及环保性的要求的重要保障。因此,本文在微网体系结构的研究基础上,从底层单元分布式电源和顶层能量管理优化算法两个方面出发,综合考虑孤岛模式下微电网的运行优化策略。本文的主要研究工作如下:(1)微网体系结构研究。建立了含风光柴储和多种负荷的微电网体系结构,将负荷分为不可中断负荷、可平移负荷和可中断负荷三类,实现负荷的分级管理;设计了微电网能量管理系统架构;对分布式微源进行数学物理建模,重点介绍了光伏电池工程用数学建模方案,分析了光伏电池的输出特性,作为微电网运行优化及光伏MPPT策略研究的基础。(2)微电网底层单元优化策略研究。以光伏发电系统的最大功率点跟踪策略为例,分析了当光照强度发生剧烈变化时,现有MPPT控制策略存在跟踪死区的问题,提出一种改进型变步长优化算法,设计了步长转换函数和算法流程,同时对初始定步长进行整定。所提算法兼顾了系统动态响应速度和稳态精度两方面的要求,避免了传统算法的跟踪死区的问题,仿真和实验均证明了算法的有效性。(3)微电网能量管理系统的优化算法研究。本文引入非合作完全信息动态博弈理论,构建能源侧与负荷侧的互动关系,对能源侧和用户分别制定相应的效用函数考虑经济性和用户满意度,引导用户用电策略,制定负荷计划,再以此计划作为负荷需求,优化微网出力。仿真结果表明,所提的方法能在有效兼顾用户满意度的情况下,实现经济最优;同时实现可再生能源最优利用,使微网能源效率的最优化。