环境污染问题以及电力需求增长促使着高质量供电模式的发展。与难以持续发展的传统发电方式相比,可再生能源的发展潜力巨大,而分布式发电技术是保证可再生能源的有效利用最佳方式。微电网能够集合多种分布式发电单元,作为电网的扩展,实现灵活供电。一方面其得力于对本地资源的利用,能够提高资源利用率并降低用电成本,另一方面它又受制于可再生能源的间歇性和不确定性。为了更有效地利用可再生能源,最大限度地发挥微电网的效益,有必要对微电网中的基本组成单元进行建模并研究能量优化管理策略以解决上述矛盾。本文首先对我国能源现状进行探讨,总结了国内外微电网的发展情况,对微电网中可再生能源出力预测及负荷预测、微电网建模与控制、微电网的能量管理的研究现状进行了总结,结合实际背景阐述选题的研究意义。然后对微电网系统常见能量单元的工作原理及其数学模型进行研究。介绍了常见的几种预测算法,以负荷预测为例进行研究,并对预测结果进行了对比分析。然后以小型海岛微电网为研究背景,建立基于启发式控制策略的海岛微电网仿真模型,针对可再生能源出力的波动性,以储能系统为核心,采用两种不同策略。对比分析晴天、多云和雨天三种不同的天气下海岛微电网的运行状态,验证了仿真模型能够实现海岛微电网的自主式运行,并在一定程度上保证能量的优化。针对启发式控制策略不能实现全局最优,对海岛微电网运行的经济性、运行可靠性以及环保水平进行综合考虑,给出多种评价指标,建立多目标优化模型,通过对比分析两种典型天气下微电网的运行状态,验证优化模型的可行性。最后为了研究微电网优化运行的实时性并保证整个运行周期内运行经济最优,建立并网微电网双层能量管理模型,上层为日前优化调度模型。通过短期预测获得可再生能源出力和负荷需求。考虑分时电价及双向电能交易,以系统运行成本最低为目标,求解得出各机组出力情况;下层为日内能量控制模型。通过模型预测控制,以日前调度确定的出力为参考,结合对可再生能源出力及负荷需求的超短期预测,实时滚动优化,协调各方出力,修正预测误差。结合案例分析,验证了双层模型能够保持全局优化目标及实时调整微电网运行。