据能源圈了解到，

1 研究背景

将可再生能源、储能、负荷等构成微电网，可以有效提高可再生能源的消纳和管控能力。随着高渗透率可再生能源广泛接入配电网，微电网组群运行增大了微电网灵活性和抗扰动能力，已成为提高可再生能源消纳能力的重要手段之一。然而，微电网固定组群运行需要优先满足群内成员的需求，会减少售电微电网的收益，挫伤其组群的积极性。且微电网由于自身运行需求可能会离并网切换，从而改变组群方式，传统的涌现收益分配方式将不适用。

2 研究内容

2.1 怎么在数学上描述组群方式的变化

如图1所示，微电网可以灵活采取离网独自运行、并网独自运行和其他微电网组成各种形式的微电网群运行等多种运行方式，以适应运行环境的变化。若有n个子微电网，并考虑与配电网的交互情况，则共有22n种组群方式。

图1 微电网群的灵活组群行为

采用动态链接矩阵，用于描述子微电网间的灵活组群行为和子微电网与配电网间的灵活交互行为：

式中：Dt为动态链接矩阵；dm,n,t=lm,nhm,n,t表示子微电网m与n是否组群运行；dm,0,t=lm,0hm,0,t表示子微电网m与配电网是否有功率交互；Pm,n,t为子微电网m与n间的交互功率，Pm,n,t为负时表示子微电网m向n输送功率，Pm,n,t为正则表示接受来自子微电网n的功率；Pm,0,t为子微电网m与配电网间的交互功率，Pm,0,t为负时表示子微电网m向配电网输送功率，Pm,0,t为正则表示接受来自配电网的功率。

2.2 如何合理公平的分配收益

为保证微电网组群运行获得的涌现收益能够公平分配给各子微电网，通常采用Shapley值法根据各成员对微电网群总目标的边际贡献程度分配收益。但该方法计算量大，计算维度为微电网个数n的阶乘n！。当微电网个数增加时，将会急速增加计算量。且Shapley值法只适用于组群形式固定的方法，不适用于组群方式变化的场景。因此，根据每个调度周期内的互济功率贡献价值，对涌现收益进行公平分配：

式中：Bm,t为子微电网m在t时段分配到的涌现收益；图片为子微电网m在t时段的互济功率贡献价值，表达式如式(3)所示。

互济功率贡献价值由子微电网m在t时刻的售卖电价和向其他微电网互济的功率决定。

为体现所提收益分配方法的公平性，采用Jain公平指数作为公平衡量指数，如式(4)所示。Jain公平指数考虑互济功率贡献价值的涌现收益分配公平性，Jain公平指数数值越高，代表分配方法公平性越好。

式中：xp,m为子微电网m分配到的收益；xc,m为子微电网m的互济功率贡献价值。

3 仿真分析

6个子微电网在灵活组群行为下的调度曲线如图2和图3所示。

图2 子微电网间交互功率、购售电功率与组群形式变化曲线

图3 子微电网可控资源出力

6个子微电网在不同场景下的运行成本，分别如表1和表2所示。

表1 固定组群方式下子微电网碳排放与运行成本

表2 灵活组群方式下子微电网碳排放与运行成本

由表1和表2的对比可知，通过各子微电网的功率互济和灵活组群，子微电网MG1、MG2和MG4、MG5能够售出更多电能，减少不必要的交互成本与微电网群整体碳排放和运行成本。与各子微电网独立运行相比，灵活组群下的微电网群储能运行成本减少了30.22%，整体碳排放和运行成本减少16.77%。与固定组群方式相比，灵活组群下的微电网群交互成本减少了76.33%，整体碳排放和运行成本减少12.73%。灵活组群方式也大大减少了风光等可再生能源预测误差带来的运行成本，能够更好地适应可再生能源的随机性和波动性，实现了整体碳排放和运行成本的最小化，获得了更多的涌现收益。

为满足各子微电网利益诉求，需将涌现收益公平分配给各子微电网，得到各子微电网涌现收益与贡献度如表3所示。

表3 各子微电网涌现收益与贡献度

由表3可得，子微电网MG1对微电网群1的涌现功能贡献度最大，其次是子微电网MG2，子微电网MG3对涌现功能贡献度最小。子微电网MG4对微电网群2的涌现功能贡献度最大，其次是子微电网MG5，子微电网MG6对微电网群2涌现功能贡献度最小。

表4为分配方法的公平性与计算时长对比结果。从表4可以看出，本文所提分配方法的Jain公平指标较高，且与基于Shapley值的收益分配方法公平指标值接近，具备较好的公平性，但计算时长远远小于Shapley值法，Shapley值法的计算次数为2M-1，当子微电网数目更多，Shapley值法的时间将会更多，而本文所提收益分配方法计算速度只与能流-碳流迭代模型的求解速度有关，不受子微电网数目变化的影响。

表4 分配方法公平性与计算时长对比

4 结论

本文研究了微电网群的灵活组群及微电网群与配电网的协同优化问题，主要有以下结论：

1）通过考虑灵活组群行为，微电网群不但能够更好适应可再生能源波动及运行环境的不断变化，而且可获得更多的涌现收益，并可根据每个调度周期内的互济功率贡献价值大小，对涌现收益进行公平分配。

2）所提出的方法与基于Shapley值的收益分配方法相比，计算速度大大提升，满足各子微电网利益诉求。