关于在决策推演中计入博弈行为的评述

薛禹胜; 吴巨爱; 谢东亮; 黄杰; 蔡斌

doi:10.7500/AEPS20220815001

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

关于在决策推演中计入博弈行为的评述

观点 | 更新时间：2025-06-16

- 关于在决策推演中计入博弈行为的评述
- Review on Considering Gaming Behaviors in Decision-making Simulation Deduction
- 电力系统自动化 2023年47卷第16期页码：1-9
- 作者机构：
  
  1.国网电力科学研究院有限公司(南瑞集团有限公司),江苏省南京市 211106
  2.南京邮电大学自动化学院、人工智能学院,江苏省南京市 210023
- 作者简介：
  
  薛禹胜(1941—)，男，通信作者，中国工程院院士，博士生导师，主要研究方向：电力系统自动化。E-mail：xueyusheng@sgepri.sgcc.com.cn
  吴巨爱(1989—)，男，博士，讲师，主要研究方向：电力市场仿真与分析、电力需求侧管理、用户行为的建模与仿真。E-mail：wujuai@njupt.edu.cn
  谢东亮(1980—)，男，博士，高级工程师，主要研究方向：电力系统可靠性及仿真。E-mail：xiedongliang@sgepri.sgcc.com.cn
- 基金信息：
  
  南瑞集团有限公司科技项目（信息-物理-社会元素的交互及协调技术,GF-GFWD-210338）
- DOI：10.7500/AEPS20220815001
  中图分类号：
- 收稿：2022-08-15，
  
  修回：2022-10-29，
  
  网络出版：2023-07-19，
  
  纸质出版：2023-08-25
- 稿件说明：
移动端阅览
薛禹胜,吴巨爱,谢东亮等.关于在决策推演中计入博弈行为的评述[J].电力系统自动化,2023,47(16):1-9.

XUE Yusheng,WU Juai,XIE Dongliang,et al.Review on Considering Gaming Behaviors in Decision-making Simulation Deduction[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):1-9.
薛禹胜,吴巨爱,谢东亮等.关于在决策推演中计入博弈行为的评述[J].电力系统自动化,2023,47(16):1-9. DOI： 10.7500/AEPS20220815001.

XUE Yusheng,WU Juai,XIE Dongliang,et al.Review on Considering Gaming Behaviors in Decision-making Simulation Deduction[J].Automation of Electric Power Systems,2023,47(16):1-9. DOI： 10.7500/AEPS20220815001.

摘要

有别于信息物理系统（CPS），信息物理社会系统（CPSS）必须考虑参与者理性及非理性行为的影响。单独应用理论分析、模型仿真、实验经济学或数据驱动方法，都难以支撑CPSS的研究。混合仿真方法整合上述研究范式的长处，融合统计分析、因果分析与行为分析，可有效地支撑CPSS的研究。为此，除了CPS研究中涉及的数学模型外，还必须构建多代理模型来反映理性行为的高维不确定性。在反复仿真的过程中就只需要少数参与者来反映非理性行为的影响，大大降低了对合格参与者规模的需求。文中结合电动汽车用户的购置意愿、出行意愿、碳市场交易决策行为方面的研究案例，揭示了混合仿真方法的实践可行性。

Abstract

Different from the cyber-physical system (CPS)

the cyber-physical-social system (CPSS) must consider the influence of rational and irrational behaviors of participants. It is difficult to support the research on CPSS by using theoretical analysis

model simulation

experimental economics or data-driven method separately. The hybrid simulation method gathers the advantages of the above research paradigms and integrates statistical analysis

causal analysis and behavior analysis

which can effectively support the research on CPSS. To this end

in addition to the mathematical models involved in the research on CPS

a multi-agent model must be constructed to reflect the high-dimensional uncertainty of rational behaviors. As a result

only a few human participants are needed to reflect the impact of irrational behaviors in the process of repeated simulations

which greatly reduces the demand for the scale of qualified participants. Finally

the practical feasibility of hybrid simulation method is revealed combined with the case studies of the electric vehicle users’ purchase willingness

travel willingness and decision-making behavior of carbon market transactions.

关键词

Keywords

references

钱学森，于景元，戴汝为 . 一个科学新领域——开放的复杂巨系统及其方法论［J］. 自然杂志， 1990 （ 1 ）： 3 - 10 .

QIAN Xuesen ， YU Jingyuan ， DAI Ruwei . A new field of science： open complex giant system and its methodology ［J］. Nature Magazine ， 1990 （ 1 ）： 3 - 10 .

王毅，张宁，康重庆，等 . 电力用户行为模型：基本概念与研究框架［J］. 电工技术学报， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2056 - 2068 .

WANG Yi ， ZHANG Ning ， KANG Chongqing ， et al . Electrical consumer behavior model： basic concept and research framework ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2019 ， 34 （ 10 ）： 2056 - 2068 .

薛禹胜，黄杰，王放，等 . 基于分类监管与当量协同的碳市场框架设计方案［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 13 ）： 1 - 8 .

XUE Yusheng ， HUANG Jie ， WANG Fang ， et al . Carbon market framework design based on classified regulation and equivalent coordination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 13 ）： 1 - 8 .

YU X H ， XUE Y S . Smart grids： a cyber-physical systems perspective ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2016 ， 104 （ 5 ）： 1058 - 1070 .

柳文轩，赵俊华，黄杰，等 . 面向能源领域信息物理社会系统的行为仿真建模分析——以现货电力市场为例［J］. 电力系统自动化， 2020 ， 44 （ 4 ）： 8 - 15 .

LIU Wenxuan ， ZHAO Junhua ， HUANG Jie ， et al . Simulation and modelling analysis on behavior of cyber physical social system in energy： a case in electricity spot market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 8 - 15 .

XUE Y S ， YU X H . Beyond smart grid—cyber-physical-social system in energy future ［J］. Proceedings of the IEEE ， 2017 ， 105 （ 12 ）： 2290 - 2292 .

薛禹胜 . 新型电力系统通过CPSSE主动支撑中国的双碳目标［EB/OL］.［ 2021-08-16 ］. https：//mp.weixin.qq.com/s/z_hH6HUI40jnaBNqpXjXaQ https://mp.weixin.qq.com/s/z_hH6HUI40jnaBNqpXjXaQ .

XUE Yusheng . The new-type power system supporting the dual carbon target of China via CPSSE ［EB/OL］. ［ 2021-08-16 ］. https：//mp.weixin.qq.com/s/z_hH6HUI40jnaBNqpXjXaQ https://mp.weixin.qq.com/s/z_hH6HUI40jnaBNqpXjXaQ .

冷俊，薛禹胜 . “双碳”目标下，新型电力系统发展路径的优化思路［J］. 广西电业， 2021 （ 12 ）： 65 - 67 .

LENG Jun ， XUE Yusheng . Optimizing ideas for the development path of new power systems under the “dual carbon”target ［J］. Guangxi Electric Power ， 2021 （ 12 ）： 65 - 67 .

薛禹胜，谢东亮，薛峰，等 . 支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 138 - 148 .

XUE Yusheng ， XIE Dongliang ， XUE Feng ， et al . A cross-field interactive simulation platform for supporting research on cyber-physical-social systems ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 138 - 148 .

王飞跃 . 软件定义的系统与知识自动化：从牛顿到默顿的平行升华［J］. 自动化学报， 2015 ， 41 （ 1 ）： 1 - 8 .

WANG Feiyue . Software-defined systems and knowledge automation： a parallel paradigm shift from Newton to Merton ［J］. Acta Automatica Sinica ， 2015 ， 41 （ 1 ）： 1 - 8 .

薛禹胜，赖业宁 . 大能源思维与大数据思维的融合：（一）大数据与电力大数据［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 1 ）： 1 - 8 .

XUE Yusheng ， LAI Yening . Integration of macro energy thinking and big data thinking： Part one big data and power big data ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 1 ）： 1 - 8 .

薛禹胜，赖业宁 . 大能源思维与大数据思维的融合：（二）应用及探索［J］. 电力系统自动化， 2016 ， 40 （ 8 ）： 1 - 13 .

XUE Yusheng ， LAI Yening . Integration of macro energy thinking and big data thinking： Part two applications and explorations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2016 ， 40 （ 8 ）： 1 - 13 .

舒印彪，薛禹胜，蔡斌，等 . 关于能源转型分析的评述：（一）转型要素及研究范式［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 9 ）： 1 - 15 .

SHU Yinbiao ， XUE Yusheng ， CAI Bin ， et al . A review of energy transition analysis： Part one elements and paradigms ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 9 ）： 1 - 15 .

舒印彪，薛禹胜，蔡斌，等 . 关于能源转型分析的评述：（二）不确定性及其应对［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 10 ）： 1 - 12 .

SHU Yinbiao ， XUE Yusheng ， CAI Bin ， et al . A review of energy transition analysis： Part two uncertainties and approaches ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 1 - 12 .

VANDAEL S ， CLAESSENS B ， ERNST D ， et al . Reinforcement learning of heuristic EV fleet charging in a day-ahead electricity market ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2015 ， 6 （ 4 ）： 1795 - 1805 .

ZHOU X ， JAMES G ， LIEBMAN A ， et al . Partial carbon permits allocation of potential emission trading scheme in Australian electricity market ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2010 ， 25 （ 1 ）： 543 - 553 .

LI P ， WANG H ， ZHANG B S . A distributed online pricing strategy for demand response programs ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 10 （ 1 ）： 350 - 360 .

YU M M ， HONG S H ， DING Y M ， et al . An incentive-based demand response （DR） model considering composited DR resources ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2019 ， 66 （ 2 ）： 1488 - 1498 .

CHORUS C G ， ARENTZE T A ， TIMMERMANS H J P . A random regret-minimization model of travel choice ［J］. Transportation Research Part B： Methodological ， 2008 ， 42 （ 1 ）： 1 - 18 .

徐媛，徐薇，周晶，等 . 考虑心理距离的随机后悔最小化出行选择模型［J］. 系统管理学报， 2019 ， 28 （ 4 ）： 679 - 686 .

XU Yuan ， XU Wei ， ZHOU Jing ， et al . A random regret minimization travel choice model considering psychological distance ［J］. Journal of Systems & Management ， 2019 ， 28 （ 4 ）： 679 - 686 .

WANG Q F ， WANG J H ， GUAN Y P . Stochastic unit commitment with uncertain demand response ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 1 ）： 562 - 563 .

ZHAO C Y ， WANG J H ， WATSON J P ， et al . Multi-stage robust unit commitment considering wind and demand response uncertainties ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2013 ， 28 （ 3 ）： 2708 - 2717 .

赵俊华，董朝阳，文福拴，等 . 面向能源系统的数据科学：理论、技术与展望［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1 - 11 .

ZHAO Junhua ， DONG Zhaoyang ， WEN Fushuan ， et al . Data science for energy systems： theory， techniques and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 4 ）： 1 - 11 .

刘羽霄，张宁，康重庆 . 数据驱动的电力网络分析与优化研究综述［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 6 ）： 157 - 167 .

LIU Yuxiao ， ZHANG Ning ， KANG Chongqing . A review on data-driven analysis and optimization of power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 6 ）： 157 - 167 .

吴俊杰，刘冠男，王静远，等 . 数据智能：趋势与挑战［J］. 系统工程理论与实践， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2116 - 2149 .

WU Junjie ， LIU Guannan ， WANG Jingyuan ， et al . Data intelligence： trends and challenges ［J］. Systems Engineering-Theory & Practice ， 2020 ， 40 （ 8 ）： 2116 - 2149 .

NEVMYVAKA Y ， FENG Y ， KEARNS M J . Reinforcement learning for optimized trade execution ［C］// Proceedings of the 23rd International Conference on Machine Learning ， June 25-29 ， 2006 ， Pittsburgh， USA ： 673 - 680 .

XU T H ， ZHOU T ， TIAN J F ， et al . Intelligent spectrum sensing： when reinforcement learning meets automatic repeat sensing in 5G communications ［J］. IEEE Wireless Communications ， 2020 ， 27 （ 1 ）： 46 - 53 .

孙毅，刘迪，李彬，等 . 深度强化学习在需求响应中的应用［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 5 ）： 183 - 191 .

SUN Yi ， LIU Di ， LI Bin ， et al . Application of deep reinforcement learning in demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 5 ）： 183 - 191 .

LECUN Y ， BENGIO Y ， HINTON G . Deep learning ［J］. Nature ， 2015 ， 521 （ 7553 ）： 436 - 444 .

LIU M M ， LU G Q ， WANG Y P ， et al . Preempt or yield？ An analysis of driver’s dynamic decision making at unsignalized intersections by classification tree ［J］. Safety Science ， 2014 ， 65 ： 36 - 44 .

CASTALDO F ， PALMIERI F A N ， REGAZZONI C S . Bayesian analysis of behaviors and interactions for situation awareness in transportation systems ［J］. IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems ， 2016 ， 17 （ 2 ）： 313 - 322 .

HUANG W ， NAKAMORI Y ， WANG S Y . Forecasting stock market movement direction with support vector machine ［J］. Computers & Operations Research ， 2005 ， 32 （ 10 ）： 2513 - 2522 .

WANG J Y ， WU J J ， WANG Z ， et al . Understanding urban dynamics via context-aware tensor factorization with neighboring regularization ［J］. IEEE Transactions on Knowledge and Data Engineering ， 2020 ， 32 （ 11 ）： 2269 - 2283 .

The Sveriges Riksbank Prize in economic sciences in memory of Alfred Nobel 2002 ［EB/OL］. ［ 2022-07-10 ］. https：//www.nobelprize.org/prizes/economic-sciences/2002/summary/ https://www.nobelprize.org/prizes/economic-sciences/2002/summary/ .

ZIMMERMAN R D ， THOMAS R J . PowerWeb： a tool for evaluating economic and reliability impacts of electric power market designs ［C］// IEEE PES Power Systems Conference and Exposition ， October 10-13 ， 2004 ， New York， USA ： 1562 - 1567 .

PRACA I ， RAMOS C ， VALE Z ， et al . MASCEM： a multiagent system that simulates competitive electricity markets ［J］. IEEE Intelligent Systems ， 2003 ， 18 （ 6 ）： 54 - 60 .

SUN J J ， TESFATSION L . Dynamic testing of wholesale power market designs： an open-source agent-based framework ［J］. Computational Economics ， 2007 ， 30 （ 3 ）： 291 - 327 .

杨争林，曾丹，冯树海，等 . 电力市场实验能力建设面临的挑战及关键技术［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 10 ）： 111 - 120 .

YANG Zhenglin ， ZENG Dan ， FENG Shuhai ， et al . Challenges and key technologies of experiment capability construction for electricity market ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 10 ）： 111 - 120 .

CHEN Ping . Needham’s question and China’s evolution-cases of nonequilibrium social transition ［M］// GEORGE S . Time， rhythms， and chaos in the new dialogue with nature. Iowa， USA ： Iowa State University Press ， 1990 .

PEDERSEN T ， JOHANSEN C ， JØSANG A . Behavioural computer science： an agenda for combining modelling of human and system behaviours ［J］. Human-Centric Computing and Information Sciences ， 2018 ， 8 （ 1 ）： 1 - 20 .

李宝良，郭其友 . 因果关系的实地实验与新实证发展经济学的贫困治理之道——2019年度诺贝尔经济学奖得主主要经济理论贡献述评［J］. 外国经济与管理， 2019 ， 41 （ 11 ）： 136 - 152 .

LI Baoliang ， GUO Qiyou . The field experimental approach to causality and the way of poverty alleviation in new positive development economics： a review of main contributions by 2019 Nobel economics laureates ［J］. Foreign Economics & Management ， 2019 ， 41 （ 11 ）： 136 - 152 .

THALER R . Toward a positive theory of consumer choice ［J］. Journal of Economic Behavior & Organization ， 1980 ， 1 （ 1 ）： 39 - 60 .

ZENG B ， WEI X ， ZHAO D B ， et al . Hybrid probabilistic-possibilistic approach for capacity credit evaluation of demand response considering both exogenous and endogenous uncertainties ［J］. Applied Energy ， 2018 ， 229 ： 186 - 200 .

罗纯坚，李姚旺，许汉平，等 . 需求响应不确定性对日前优化调度的影响分析［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 5 ）： 22 - 29 .

LUO Chunjian ， LI Yaowang ， XU Hanping ， et al . Influence of demand response uncertainty on day-ahead optimization dispatching ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 5 ）： 22 - 29 .

XUE Yusheng ， WU Juai ， XIE Dongliang ， et al . Experimental study on EV purchases assisted by multi-agents representing a set of questionnaires ［C］// Proceedings of the International Conference on Life System Modeling and Simulation ， September 20-23 ， 2014 ， Shanghai， China ： 449 - 459 .

黄杰，薛禹胜，许剑冰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（一）功能设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 10 ）： 16 - 22 .

HUANG Jie ， XUE Yusheng ， XU Jianbing ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part one function design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 10 ）： 16 - 22 .

谢东亮，薛禹胜，薛峰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（二）支撑层设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 11 ）： 1 - 7 .

XIE Dongliang ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part two support layer design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 11 ）： 1 - 7 .

谢东亮，薛禹胜，薛峰，等 . 电力市场与电力系统的动态交互仿真平台：（三）应用层设计［J］. 电力系统自动化， 2011 ， 35 （ 12 ）： 7 - 14 .

XIE Dongliang ， XUE Yusheng ， XUE Feng ， et al . Dynamic simulation platform for power market and power system： Part three application layer design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2011 ， 35 （ 12 ）： 7 - 14 .

XUE Y S ， WU J A ， XIE D L ， et al . Multi-agents modelling of EV purchase willingness based on questionnaires ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2015 ， 3 （ 2 ）： 149 - 159 .

WU J ， XUE Y ， XIE D ， et al . Questionnaire designing， multi-agent modeling and analyzing of EV users’ traveling willingness ［C］// 10th International Conference on Advances in Power System Control ， Operation & Management （APSCOM），November 8-12， 2015 ， Hong Kong， China ： 1 - 6 .

WU J A ， XUE Y S ， XIE D L ， et al . Multi-agent modeling and analysis of EV users’ travel willingness based on an integrated causal/statistical/behavioral model ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2018 ， 6 （ 6 ）： 1255 - 1263 .

蒋超，薛禹胜，黄杰，等 . 基于实验经济学仿真构建碳排放交易的多代理模型［J］. 电力系统自动化， 2014 ， 38 （ 17 ）： 80 - 86 .

JIANG Chao ， XUE Yusheng ， HUANG Jie ， et al . Modeling multi-agent in carbon emission market based on experimental economics simulations ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2014 ， 38 （ 17 ）： 80 - 86 .

黄杰，薛禹胜，蒋超，等 . 碳市场风险的分析与控制：（一）框架设计［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 12 ）： 11 - 18 .

HUANG Jie ， XUE Yusheng ， JIANG Chao ， et al . Carbon market risk analysis and control： Part Ⅰ framework design ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 12 ）： 11 - 18 .

蒋超，薛禹胜，黄杰，等 . 碳市场风险的分析与控制：（二）沙盘推演［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 14 ）： 1 - 7 .

JIANG Chao ， XUE Yusheng ， HUANG Jie ， et al . Carbon market risk analysis and control： Part Ⅱ sand-table simulation ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 14 ）： 1 - 7 .

蒋逸民，田洪波，陆利军，等 . 调查问卷的设计与评估［M］. 重庆：重庆大学出版社， 2010 .

JIANG Yimin ， TIAN Hongbo ， LU Lijun ， et al . Improving survey questions： design and evaluation ［M］. Chongqing ： Chongqing University Press ， 2010 .

赵锋 . 问卷设计手册——市场研究、民意调查、社会调查、健康调查指南［M］. 重庆：重庆大学出版社， 2011 .

ZHAO Feng . Questionnaire design manual—market research， public opinion survey， social survey， health survey guide ［M］. Chongqing ： Chongqing University Press ， 2011 .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

融合信息物理社会因素的配电网可靠性评估方法

支持信息-物理-社会系统研究的跨领域交互仿真平台

面向能源领域信息物理社会系统的行为仿真建模分析——以现货电力市场为例

关于能源转型分析的评述：(一)转型要素及研究范式