计及需求响应和电能交互的多主体综合能源系统主从博弈优化调度策略附Matlab代码

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🔥 内容介绍

一、研究背景与意义

在 “双碳” 目标驱动下，综合能源系统（IES）成为整合分布式能源、储能资源与多元负荷的核心载体。然而，系统内存在能源供应商、聚合商、用户等多主体，各主体目标差异（如供应商追求收益最大化、用户关注用能成本最小化）导致利益冲突，传统集中式调度难以适配多主体协同需求。

引入需求响应（DR） 可通过价格信号或激励机制引导用户调整用能行为，提升系统灵活性；而多主体电能交互（如 peer-to-peer 交易、微网间功率互助）能打破能源壁垒，优化资源配置效率。基于主从博弈理论构建分层调度策略，可实现主方（如能源供应商 / 系统运营商）与从方（如用户 / 聚合商）的利益均衡，为多主体 IES 高效运行提供新路径。

二、主从博弈框架构建

（1）需求响应机制

采用 “价格型 + 激励型” 复合 DR：

• 价格型 DR：主方制定分时电价（峰 / 平 / 谷），从方根据电价弹性调整用能时段（如工业用户将高耗能工序转移至谷段）；

• 激励型 DR：主方设置响应补偿系数（如每 kW・h 削减负荷奖励 0.3 元），从方在系统负荷高峰或新能源出力不足时，主动削减可中断负荷（如商业用户关闭部分非必要照明）。

（2）电能交互机制

构建 “主网 - 微网 - 用户” 三级电能交互网络：

• 微网间交互：相邻微网（如工业微网与商业微网）通过联络线实现余缺互济（如工业微网午间光伏出力过剩时，向商业微网输送电能）；

• 用户间交互：用户联盟内通过 P2P 交易平台，实现分布式能源（如居民户用光伏）的直接交易，交易价格由供需双方协商确定，主方负责监管交易合规性；

• 与主网交互：当系统总负荷大于新能源总出力时，主方向系统购电；当新能源出力过剩时，主方向主网售电，购售电价格执行电网目录电价。

五、预期结果与效益分析

5.1 经济效益

• 主方收益：相较于场景 1，场景 3 的主方日收益预计提升 15%-20%（因 DR 降低购电成本，电能交互增加售电收益）；

• 从方成本：工业聚合商日用电成本降低 12%-15%，商业集群成本降低 8%-10%，居民用户电费支出降低 5%-8%。

5.2 环境效益

• 新能源消纳率：场景 3 的光伏、风电日消纳率预计达到 95% 以上，较场景 1 提升 20-25 个百分点；

• 碳排放：因减少主网火电购电，系统日碳排放预计降低 18%-22%。

5.3 系统灵活性

• 负荷峰谷差：场景 3 的系统日负荷峰谷差较场景 1 缩小 30%-35%（DR 削峰填谷作用显著）；

• 功率波动：电能交互使新能源出力波动平滑度提升 40% 以上，降低系统调频压力。

六、结论与展望

本文提出的主从博弈优化调度策略，通过整合需求响应与电能交互机制，可有效协调多主体利益，提升综合能源系统的经济性、环保性与灵活性。未来研究可进一步拓展：

1. 考虑不确定性因素（如新能源出力波动、负荷预测误差），引入鲁棒优化方法提升策略抗干扰能力；

1. 纳入多能源交互（如电 - 热 - 冷协同），构建更全面的综合能源博弈框架；

1. 结合区块链技术实现电能交互的去中心化交易，提升交易效率与安全性。

⛳️ 运行结果

🔗 参考文献

[1] 陈晓龙,孙中青,李永丽,等.考虑园区综合能源系统接入的花瓣式配电网故障自愈策略[J].电力自动化设备, 2025(7).

[2] 杨皖昊.基于博弈论的电动汽车充电路径优化及充电站选址研究[D].上海电机学院,2021.

[3] 张瑞芳.基于主从博弈和混合碳政策的园区综合能源系统低碳经济调度[D].东北电力大学[2025-10-19].

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