1.一种基于环路的微电网拓扑规划方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1，将图论算法应用到微电网拓扑规划中；

步骤2，构建基于环路的微电网拓扑结构的数学模型；

步骤3，为求解微电网的环路拓扑结构，设计环路拓扑结构的求解算法；

步骤4，对提出的规划方法设计实验，采用MATLAB编程对规划方法进行仿真分析。

2.根据权利要求1所述的一种基于环路的微电网拓扑规划方法，其特征在于：步骤1中，从图论和组合优化的角度来建立VLSI划分问题的数学模型，目的在于将电路划分问题转换为无向赋权图划分优化问题；在进行微电网拓扑结构规划时，借鉴图论算法的相关知识来组合优化系统的节点分布，建立直观的数学模型，利用图论方面的知识实现系统内的约束条件，最终得到最优的拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的一种基于环路的微电网拓扑规划方法，其特征在于：步骤2中，构建基于环路的微电网拓扑结构的数学模型的具体过程如下：将给定的电网转换为图论中图的形式，并在转化后的图中对电网中的各个元件进行说明；保证重要负荷的供电可靠性；确保规划后形成的环路功率均衡、能源共享且环路之间相互作用最小化；对图中节点进行简化处理，得到易于应用图论算法的图；建立相应的约束对环路中的子节点和子环路进一步限制；

S1：构建电网在图论算法中的模型

将给定的电网建模为图G＝{V，E}，其中V代表负荷点，E代表一组输配电线路；图论算法将V划分为k个子集(V1，…，Vi，…、Vk)，这样 i＝j，和UiVi＝V；将图论算法应用到给定电网中，边都会被赋予特殊的属性或数值用以表示两点之间的联系，将图的边赋权，权值根据其所连接的负荷的大小以及重要程度来整定；为了最大限度的恢复重要负荷供电，将边ei的权值wi整定为：Pi为负荷消耗的有功功率；Ni为该负荷的重要程度权重，越重要权值越小，本发明中对应重要程度等级分别取1、10、100；

S2：构建电网在图论算法阶段数学模型

首先将系统内负荷节点的重要程度分别赋值，对于重要负荷给予更高的权重，保证系统因故停电时重要负荷的供电可靠性；在规划形成环路拓扑结构后，计算每个环路提供的电能与负荷的需求量是否相等，如不相等，则切除环路中权重等级低的负荷，直到满足为止，确保重要负荷的供电可靠性；

将通过图论算法和整数线性规划两个阶段构造出最优的微电网环路拓扑结构；其中阶段一图论算法由粗化、分区、细化还原三个部分组成，阶段一后将系统内节点划分到初步环路中，阶段二将对阶段一形成的初步环路进行优化，剔除子节点和子环路，避免形成复杂的环路结构；

阶段一：图论算法，将系统内的节点划分形成初步的环路系统

1)图论算法粗化阶段数学模型

粗化阶段首先将系统内的节点互联为单个节点，通过迭代地简化图形来考虑粗化，直到节点数目足够少以进行分区；在每次迭代中，图Gi被转换为Gi+1，直到满足约束(2)：|Vi+1|<|Vi|  (2)

其中下标i是迭代索引，Gi的顶点被分组为不相交的集群，并且集群中的顶点被连接合并以在Gi+1中形成单个顶点；采用最大边权重标准，即两个节点之间边的权重大的优先进行匹配。

2)图论算法分区阶段数学模型

分区阶段是将粗化后的图形Gn中的节点分割成k个部分(Pkn)，即形成k个初步的环路；

选择贪婪图增长分区算法去进行分区，它从初始选择的节点开始，逐步增大节点包括的范围，以包含更多的节点，从而达到最优；

分区阶段要考虑系统的功率平衡和能量供应，确保系统发生故障后，微电网由并网运行切换到孤岛运行后，由充分的能源给负荷供电；在形成的环路拓扑结构中，由环路中的DG和储能设施提供能源，在进行分区前，衡量系统中存在的DG和储能设施，选择储能或发电量较大的设备节点进行分区，保证故障后的电能供应；在分区过程中还要保证在分区形成环路系统Vm时有利于功率平衡并且也接近Vm的节点优选作为Vm的互联节点，要满足约束(3)：Gain为分区阶段考虑的权重标准，其中dis{Vj，Vk}为Vj节点与其在Vm中最近的一阶相邻节点Vk之间的距离；并且mis(Vm)是当通过DG容量(GC)和峰值负载(D)按照上述定义插入节点Vj时，环路Vm中的功率不匹配；

分区阶段结束后有必要引入一个参数S来衡量分区结果的质量，剔除分区结果中某些环路节点较多某些环路节点较少的情况，保证分区结果的均衡性；如下所示：S为总体标准差，Vi为第i个分区包含节点的数量，V为每个环路平均的节点数，k为总的环路个数；S值越小表示分区结果均衡性越好，剔除分区结果中S值明显大于其他环路的案例；

3)图论算法细化还原阶段数学模型

细化还原阶段将分区后形成的未分解图迭代还原为原始图，也就是分区阶段的相反过程，应用Kernighan-Lin优化算法，迭代地在相邻环路的边界处进行相邻部分Vm和Vn之间的顶点交换，以额外减少零件切割集中的总边缘权重；分别使用(6)中的第一项和第二项对发电负载功率平衡和储能设施共享这两个标准进行量化，指数λm，n的值的减少将表示成功的交换，即对这两个标准而言有助于产生更优化的分割结果的交换；

在(6)中，下标m和n表示交换考虑的两个相邻回路系统Vm和Vn，mis由(4)给出，es是能量存储容量(EC)与峰值负荷(D)之比；上标*表示各自的期望值；

阶段二：整数线性规划阶段，对得到的初步环路优化设计，从而得到最优环路结构构建如下整数线性规划阶段数学模型：式(7)表示节点i最多可以有K个子节点；而(8)确保结束节点没有任何子节点；(9)-(10)从父节点的角度提供类似的功能；(11)通过引入整数变量ti来消除环路系统内的任何子环路，整数变量ti表示节点i在环路中的位置；对于αij＝1，即选择行i-j，(11)等于ti+1≤tj，这确保了节点j的位置在环路中节点i的位置之后；另一方面，当αij＝0时，即未选择线i-j，(13)被放宽，因为在这种情况下(13)变为ti-tj≤N-1，由于1≤ti≤N，因此这个条件总是满足；

通过对父节点、子节点和子环路的约束避免形成的环路拓扑结构过于复杂，分别设置K为1、2和3时形成的环路结构，采用K大于等于2的拓扑结构形成环路时更灵活、易实现且经济性行较好。

4.根据权利要求1所述的一种基于环路的微电网拓扑规划方法，其特征在于，步骤3中，为求解微电网的环路拓扑结构，设计环路拓扑结构的求解算法的具体过程如下：在综合考虑微电网各种特点的基础上，采用一种求解微电网拓扑规划出最优环网的图论算法和整数线性规划集成方法，图论算法和整数规划集成方法规划微电网环路拓扑结构由两阶段组成：各个阶段的实现步骤如下：

I、阶段一图论算法阶段：通过图论算法粗化、分区和细化还原三个阶段将系统内节点划分到初步环路中；

I-1图论算法阶段—粗化

在图论算法的粗化阶段通过迭代的简化图形，直到图中包含节点的数量达到给定阈值要求迭代结束；每次迭代中，图Gi被转换为Gi+1，使|Vi+1|<|Vi|，其中下标i是迭代索引；Gi的顶点被分组为不相交的集群，并且集群中的顶点被连接即折叠，以在Gi+1中形成单个顶点；

迭代过程中选择匹配节点的标准是两个节点之间的互联线的长度，两个节点之间边权重大的优先进行匹配；

具体步骤如下：

①将匹配集初始化为 i＝0；

②首先选择Gi中DG和储能装置所在节点Vm；

③在与Vm相邻的边中，选择Gi中不是DG和储能装置的节点中最大权重边缘wi与之匹配；

④连接顶点Vm和Vn以在Gi+1中形成新的顶点；将Vm和Vn与匹配的Pi关联起来；

⑤如果满足终止条件：即图Gi+1足够小，则停止；否则，设置i＝i+1并返回步骤2；若Gi中所有DG和储能装置所在节点都被标记后仍不满足要求，在随机选择Gi中的其他节点进行步骤2，直到满足终止条件为止；

通常N(Gi+1)

I-2图论算法阶段—分区

图论算法的分区阶段是将粗化后的图形Gn分割成k个部分Pkn，由于粗化后的Gn非常小，采用贪婪图增长分区算法，它从初始选择的节点开始，逐步增大节点包括的范围，以包含更多的节点，从而达到最优；

具体实现步骤如下：

①随机选择粗化后的图中单个节点作为初始集V1；

②将V2中增益，即公式(1)中Gain，最大的顶点Vm插入到V1中；

③将Vm先前属于V3的的一阶邻居移动到V2；

④如果满足给定条件：V1占图中总权重或节点数的一半，则停止；否则，返回到步骤2；

⑤计算参数S，剔除划分结果中S值明显大于其他案例的情况；

其中V1是分区中包括的顶点集合，V2是V1的边界，即V1的一阶相邻顶点的集合，V3是图中剩余的顶点；

I-3图论算法阶段—细化还原阶段

作为图分区的最后阶段，分割图是未分解的，并且通过Gn-1，Gn-2，...G0计算出的分区Pknk被投射回原始图；对于未经分解的图Gi，可以对分区Pi进行细化以确保局部最优的分区解，细化还原阶段也就是分区阶段的逆过程；

具体实现步骤如下：

①选择相邻环路边界上的节点进行交换测试，测试它们的交换是否可以改善当前分区；

②执行并仅执行成功交换；

③标记被测试过的节点，确保每个节点仅被测试一次；

④在所有节点被测试后，测试结束，否则返回步骤1；

II、阶段二整数线性规划阶段：通过对各个环路中子节点和子环路的约束得到最优的环路拓扑结构；

本阶段通过整数线性规划的方法对环路进行设计，实现各个环路系统节点的互联，具体实现是通过将整数线性规划阶段的数学模型编程实现，达到对子节点、子环路的约束，进而获得最优环路；

确定环路拓扑结构后，计算每个环路的能源供应与负荷需求是否平衡，若不平衡，则按照之前定义的负荷优先级切除不重要的负荷，确保重要负荷的供电可靠性。