Master-Slave Game Strategy for Electric Heating Load Cluster Considering Differences of Heterogeneous Household Types and Aggregation Structure

YANG Mao; WANG Jinxin; FANG Guozhong; ZHU Yidan; WANG Yuxin; SU Xin

doi:10.7500/AEPS20240828006

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Master-Slave Game Strategy for Electric Heating Load Cluster Considering Differences of Heterogeneous Household Types and Aggregation Structure

Invited Paper | 更新时间：2025-06-16

- Master-Slave Game Strategy for Electric Heating Load Cluster Considering Differences of Heterogeneous Household Types and Aggregation Structure
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 10, Pages: 58-66(2025)
- 作者机构：
  
  1.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
  2.国家电网公司东北分部，辽宁省沈阳市 110179
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  the Industrial Technology R&D Project of Jilin Province(2023C033-5)
- DOI：10.7500/AEPS20240828006
  CLC：
- Received：28 August 2024，
  
  Revised：2024-11-16，
  
  Published Online：31 December 2024，
  
  Published：25 May 2025
- 稿件说明：
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杨茂,王金鑫,房国忠等.考虑异质户型差异与聚合构成的采暖负荷群主从博弈策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):58-66.

YANG Mao,WANG Jinxin,FANG Guozhong,et al.Master-Slave Game Strategy for Electric Heating Load Cluster Considering Differences of Heterogeneous Household Types and Aggregation Structure[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):58-66.
杨茂,王金鑫,房国忠等.考虑异质户型差异与聚合构成的采暖负荷群主从博弈策略[J].电力系统自动化,2025,49(10):58-66. DOI： 10.7500/AEPS20240828006.

YANG Mao,WANG Jinxin,FANG Guozhong,et al.Master-Slave Game Strategy for Electric Heating Load Cluster Considering Differences of Heterogeneous Household Types and Aggregation Structure[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(10):58-66. DOI： 10.7500/AEPS20240828006.

摘要

以新能源为主体的新型电力系统源侧调节能力逐渐劣化，挖掘负荷侧调节潜力使其参与需求响应成为提升电网调节能力的重要途径。首先，以居民分散式电采暖群为研究对象，基于建筑热力学理论，构建电采暖房间温变功率动态模型。其次，挖掘用户户型差异以及聚合户型占比对采暖负荷群调节能力的影响，建立考虑异质户型差异与聚合构成的采暖负荷群精细化聚合模型，并以可调控电量为指标量化采暖负荷群调节潜力。然后，构建一种由负荷聚合商(LA)为主导者、集群用户为跟随者的主从博弈模型，将量化的负荷群可调控电量作为柔性资源应用于博弈模型中，从而参与需求响应。博弈模型的上层建立LA定价模型以制定系统内电能调度计划与最优采暖电价；下层建立集群用户支付成本模型，依据采暖电价确定用户自身采暖计划。最后，通过算例验证了所提博弈模型能够充分激发异质户型差异用户的需求响应潜力，实现LA与用户的经济共赢。

Abstract

The regulation capability of the new power system dominated by renewable energy at the source side is gradually deteriorating. Exploiting the load-side regulation potential to participate in demand response has become an important approach to enhance grid regulation capability. Firstly

taking distributed residential electric heating clusters as the research object

a dynamic model of temperature-varying power is established for electric heating rooms based on the building thermodynamics theory. Secondly

the impacts of household type differences and aggregated household proportions on the regulation capability of heating load clusters are investigated. A refined aggregation model for heating load clusters considering the differences of heterogeneous household types and aggregation structure is established

with adjustable electricity quantified as an indicator to measure the regulation potential of heating load clusters. Then

a master-slave game model is constructed with the load aggregator (LA) as the leader and cluster users as followers. The quantified adjustable electricity of load clusters is incorporated into the game model as flexible resources to participate in demand response. The upper-level game model establishes an LA pricing model to formulate electricity scheduling plans and optimal heating electricity prices within the system

while the lower-level develops a user payment cost model where users determine their heating schedules based on the electricity prices. Finally

case studies verify that the proposed game model can effectively stimulate the demand response potential of users with the differences of heterogeneous household types

achieving economic benefits for both LA and users.

关键词

Keywords

references

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