Electricity Pricing Strategy of Park Retailer and Energy Optimization Considering Thermal Inertia of Building

Houhe CHEN; Tong WU; Benxin LI; Tao JIANG; Rufeng ZHANG; Guoqing LI

doi:10.7500/AEPS20200329005

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Electricity Pricing Strategy of Park Retailer and Energy Optimization Considering Thermal Inertia of Building

Basic Research | 更新时间：2025-06-16

- Electricity Pricing Strategy of Park Retailer and Energy Optimization Considering Thermal Inertia of Building
- Automation of Electric Power Systems Vol. 45, Issue 3, Pages: 148-156(2021)
- 作者机构：
  
  现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学），吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China;National Key R&D Program of China
- DOI：10.7500/AEPS20200329005
  CLC：
- Received：29 March 2020，
  
  Revised：2020-08-16，
  
  Published Online：23 September 2020，
  
  Published：10 February 2021
- 稿件说明：
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陈厚合,吴桐,李本新等.考虑建筑热惯性的园区代理商电价策略及用能优化[J].电力系统自动化,2021,45(3):148-156.

CHEN Houhe,WU Tong,LI Benxin,et al.Electricity Pricing Strategy of Park Retailer and Energy Optimization Considering Thermal Inertia of Building[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):148-156.
陈厚合,吴桐,李本新等.考虑建筑热惯性的园区代理商电价策略及用能优化[J].电力系统自动化,2021,45(3):148-156. DOI： 10.7500/AEPS20200329005.

CHEN Houhe,WU Tong,LI Benxin,et al.Electricity Pricing Strategy of Park Retailer and Energy Optimization Considering Thermal Inertia of Building[J].Automation of Electric Power Systems,2021,45(3):148-156. DOI： 10.7500/AEPS20200329005.

摘要

随着零售电力市场的逐步开放，代理商将在工业园区的用电管理中扮演越来越重要的角色。合理设计定价策略

增加代理商利润

同时有效降低园区用户空调系统用电费用，是重要的运营问题。为此，文中提出一种考虑建筑热惯性的代理商-用户主从博弈电价双层优化模型。上层以代理商利润最大为目标，依据用户反馈的用电策略，决定代理商向电网购、售电的策略，以及面向园区用户的定价策略；下层以用户购电费用最小为目标，基于代理商定价策略，充分利用建筑热惯性，优化用户空调系统用电策略。该双层模型是相互嵌套的非线性规划问题。应用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件、强对偶定理及线性松弛技术，将模型转化为可利用商业求解器YALMIP/CPLEX求解的混合整数线性规划模型。最后，以中国广东某工业园区为例验证所提模型和方法的有效性。算例结果表明，在主从博弈模型中充分利用建筑热惯性，能够有效地减小用户空调系统运行费用，并可增加代理商利润。

Abstract

With the gradual opening up of the retail electricity market

retailers will play increasingly important roles in power management of industrial parks. It is an important operation problem to design an appropriate pricing strategy

so as to increase the profit of the retailer and effectively reduce the power consumption cost of the customers' air conditioning system. Therefore

this paper proposes a bi-level optimization model of Stackelberg game between the retailer and the customers considering thermal inertia of buildings. The upper level of the model aims at maximizing the retailer's benefit based on the power consumption strategies given by the customers

and makes decisions on the strategies of the purchases from and the sales to the power grid

as well as the sales pricing strategy in the industrial park. Based on the retailer's pricing strategy

the lower level of the model takes the minimum power cost as the objective and makes full use of the building thermal inertia to optimize the power consumption strategy of the customer air conditioning system. The mutual nesting bi-level model is a nonlinear programming problem. So the Karush-Kuhn-Tucker (KKT) condition

duality theorem and linear relaxation technique are applied to transform the model into a mixed-integer linear programming model which can be solved by the commercial solver YALMIP/CPLEX. Finally

an industrial park in Guangdong Province of China is taken as an example to verify the effectiveness of the proposed model and method. The results show that making full use of building thermal inertia in the Stackelberg game model can effectively reduce the operation cost of the customers' air conditioning system and increase the profit of the retailer.

关键词

Keywords

references

住房和城乡建设部科技发展促进中心 . 中国建筑节能发展报告（2016）：建筑节能运行管理［M］. 北京：中国建筑工业出版社， 2016 .

Science and Technology Development Promotion Center of the Ministry of Housing and Urban-rural Development . China building energy efficiency development report （2016）： building energy efficiency operation management ［M］. Beijing ： China Building Industry Press ， 2016 .

HANIF S ， TOBIAS M ， GOOI H B ， et al . Cost optimal integration of flexible buildings in congested distribution grids ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2017 ， 32 （ 3 ）： 2254 - 2266 .

刘涤尘，马恒瑞，王波，等 . 含冷热电联供及储能的区域综合能源系统运行优化［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 4 ）： 113 - 120 .

LIU Dichen ， MA Hengrui ， WANG Bo ， et al . Operation optimization of regional integrated energy system with CCHP and energy storage system ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 4 ）： 113 - 120 .

吴福保，刘晓峰，孙谊媊，等 . 基于冷热电联供的多园区博弈优化策略［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 13 ）： 68 - 75 .

WU Fubao ， LIU Xiaofeng ， SUN Yiqian ， et al . Game optimization strategy for multiple parks based on combined cooling heating and power ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 13 ）： 68 - 75 .

贾宏杰，穆云飞，余晓丹 . 对我国综合能源系统发展的思考［J］. 电力建设， 2015 ， 36 （ 1 ）： 16 - 25 .

JIA Hongjie ， MU Yunfei ， YU Xiaodan . Thought about the integrated energy system in China ［J］. Electric Power Construction ， 2015 ， 36 （ 1 ）： 16 - 25 .

KOLOKOTSA D . The role of smart grids in the building sector ［J］. Energy and Buildings ， 2016 ， 116 ： 703 - 708 .

CORRADO V ， FABRIZIO E . Assessment of building cooling energy need through a quasi-steady state model： simplified correlation for gain-loss mismatch ［J］. Energy and Buildings ， 2007 ， 39 （ 5 ）： 569 - 579 .

靳小龙，穆云飞，贾宏杰，等 . 融合需求侧虚拟储能系统的冷热电联供楼宇微网优化调度方法［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 2 ）： 581 - 591 .

JIN Xiaolong ， MU Yunfei ， JIA Hongjie ， et al . Optimal scheduling method for a combined cooling， heating and power building microgrid considering virtual storage system at demand side ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 2 ）： 581 - 591 .

陈厚合，李泽宁，靳小龙，等 . 集成智能楼宇的主动配电网建模及优化方法［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 22 ）： 6550 - 6562 .

CHEN Houhe ， LI Zening ， JIN Xiaolong ， et al . Modeling and optimization of active distribution network with integrated smart buildings ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 22 ）： 6550 - 6562 .

刘向向，卢婕，严勤，等 . 考虑热惯性的居民楼宇综合能源系统日前运行优化［J］. 可再生能源， 2020 ， 38 （ 3 ）： 409 - 415 .

LIU Xiangxiang ， LU Jie ， YAN Qin ， et al . Day-ahead optimal operation of residential building integrated energy system considering thermal inertia ［J］. Renewable Energy Resources ， 2020 ， 38 （ 3 ）： 409 - 415 .

张晓萱，薛松，杨素，等 . 售电侧市场放开国际经验及其启示［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 9 ）： 1 - 8 .

ZHANG Xiaoxuan ， XUE Song ， YANG Su ， et al . International experience and lessons in power sales side market liberalization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 9 ）： 1 - 8 .

SAMADI P ， MOHSENIAN-RAD H ， SCHOBER R ， et al . Advanced demand side management for the future smart grid using mechanism design ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2012 ， 3 （ 3 ）： 1170 - 1180 .

胡鹏，艾欣，张朔，等 . 基于需求响应的分时电价主从博弈建模与仿真研究［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 2 ）： 585 - 592 .

HU Peng ， AI Xin ， ZHANG Shuo ， et al . Modelling and simulation study of TOU Stackelberg game based on demand response ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 2 ）： 585 - 592 .

张文亮，刘壮志，王明俊，等 . 智能电网的研究进展及发展趋势［J］. 电网技术， 2009 ， 33 （ 13 ）： 1 - 11 .

ZHANG Wenliang ， LIU Zhuangzhi ， WANG Mingjun ， et al . Research status and development trend of smart grid ［J］. Power System Technology ， 2009 ， 33 （ 13 ）： 1 - 11 .

XI F ， MISRA S ， XUE G ， et al . Smart grid — the new and improved power grid： a survey ［J］. IEEE Communications Surveys & Tutorials ， 2012 ， 14 （ 4 ）： 944 - 980 .

刘晓峰，高丙团，李扬 . 博弈论在电力需求侧的应用研究综述［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2704 - 2711 .

LIU Xiaofeng ， GAO Bingtuan ， LI Yang . Review on application of game theory in power demand side ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 8 ）： 2704 - 2711 .

伍惠铖，王淳，尹发根，等 . 考虑负荷转移和多重博弈的智能小区需求响应策略［J］. 电网技术， 2019 ， 43 （ 12 ）： 4550 - 4557 .

WU Huicheng ， WANG Chun ， YIN Fagen ， et al . Demand response strategy of smart residential grid considering residential users' load shifting and multi-level games ［J］. Power System Technology ， 2019 ， 43 （ 12 ）： 4550 - 4557 .

陆俊，彭文昊，朱炎平，等 . 基于粒子校正优化的智能小区需求响应调度策略［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 7 ）： 2370 - 2377 .

LU Jun ， PENG Wenhao ， ZHU Yanping ， et al . A scheduling strategy based on particle correction for intelligent power demand response ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 7 ）： 2370 - 2377 .

张彦，张涛，孟繁霖，等 . 基于模型预测控制的能源互联网系统分布式优化调度研究［J］. 中国电机工程学报， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6829 - 6845 .

ZHANG Yan ， ZHANG Tao ， MENG Fanlin ， et al . Model predictive control based distributed optimization and scheduling approach for the Energy Internet ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2017 ， 37 （ 23 ）： 6829 - 6845 .

程中林，江全元，葛延峰 . 基于合作博弈的相变储热容量优化配置及利益分配［J］. 电网技术， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2870 - 2878 .

CHENG Zhonglin ， JIANG Quanyuan ， GE Yanfeng . Capacity planning model of phase change thermal storage and profit distribution based on cooperation game ［J］. Power System Technology ， 2017 ， 41 （ 9 ）： 2870 - 2878 .

包涛，张孝顺，余涛，等 . 反映实时供需互动的Stackelberg博弈模型及其强化学习求解［J］. 中国电机工程学报， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2947 - 2955 .

BAO Tao ， ZHANG Xiaoshun ， YU Tao ， et al . A Stackelberg game model of real-time supply-demand interaction and the solving method via reinforcement learning ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2018 ， 38 （ 10 ）： 2947 - 2955 .

魏韡，陈玥，刘锋，等 . 基于主从博弈的智能小区代理商定价策略及电动汽车充电管理［J］. 电网技术， 2015 ， 39 （ 4 ）： 939 - 945 .

WEI Wei ， CHEN Yue ， LIU Feng ， et al . Stackelberg game based retailer pricing scheme and EV charging management in smart residential area ［J］. Power System Technology ， 2015 ， 39 （ 4 ）： 939 - 945 .

李媛，冯昌森，文福拴，等 . 含电动汽车和电转气的园区能源互联网能源定价与管理［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 16 ）： 1 - 10 .

LI Yuan ， FENG Changsen ， WEN Fushuan ， et al . Energy pricing and management for park-level Energy Internets with electric vehicles and power-to-gas devices ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 16 ）： 1 - 10 .

代业明，高岩，高红伟，等 . 智能住宅小区的需求响应主从博弈模型［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 15 ）： 88 - 94 .

DAI Yeming ， GAO Yan ， GAO Hongwei ， et al . Leader-follower game model for demand response in smart residential grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 15 ）： 88 - 94 .

MOUSA M ， JAVADI M ， DOMÍNGUEZ-GARCÍA L J ， et al . Non-cooperative game theory based energy management systems for energy district in the retail market considering DER uncertainties ［J］. IET Generation ， Transmission & Distribution ， 2016 ， 10 （ 12 ）： 2999 - 3009 .

邱宗旭，杨琳，李兴荣，等 . 从辐射强度变化分析深圳太阳辐射气象条件［J］. 太阳能学报， 2019 ， 40 （ 3 ）： 724 - 732 .

QIU Zongxu ， YANG Lin ， LI Xingrong ， et al . Analysis of meteorological conditions of surface solar radiation based on radiation intensity change in Shenzhen ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2019 ， 40 （ 3 ）： 724 - 732 .

冯晶琛，丁云飞，吴会军 . Energy Plus能耗模拟软件及其应用工具［J］. 建筑节能， 2012 ， 40 （ 1 ）： 64 - 67 .

FENG Jingchen ， DING Yunfei ， WU Huijun . Energy Plus energy simulation software and its application tools ［J］. Building Energy Efficiency ， 2012 ， 40 （ 1 ）： 64 - 67 .

JIN Xiaolong ， MU Yunfei ， JIA Hongjie ， et al . Dynamic economic dispatch of a hybrid energy microgrid considering building based virtual energy storage system ［J］. Applied Energy ， 2017 ， 194 （ 15 ）： 386 - 398 .

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