基于非合作博弈的高耗能工业负荷参与调峰策略

姜婷玉; 陶劲宇; 王珂; 鞠平; 黄奇峰; 段梅梅

doi:10.7500/AEPS20230806003

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基于非合作博弈的高耗能工业负荷参与调峰策略

面向工业生产过程再电气化的供需互动 | 更新时间：2025-06-16

- 基于非合作博弈的高耗能工业负荷参与调峰策略
- Non-cooperative Game Based Strategy for Energy-Intensive Industrial Load Participating in Peak-regulation Demand
- 电力系统自动化 2025年49卷第3期页码：13-21
- 作者机构：
  
  1.河海大学能源与电气学院，江苏省南京市 211100
  2.国网江苏省电力有限公司营销服务中心，江苏省南京市 210000
- 作者简介：
  
  姜婷玉(1995—)，女，博士，讲师，主要研究方向：需求响应、辅助服务。E-mail：jtingyuyuki@163.com
  陶劲宇(2001—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力系统负荷建模。E-mail：innotao@foxmail.com
  王珂(1980—)，女，通信作者，博士，教授，主要研究方向：源网荷储互动运行调度、柔性负荷调度。E-mail：20220021@hhu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司总部管理科技项目(5100-202218387A-2-0-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20230806003
  中图分类号：
- 收稿：2023-08-06，
  
  修回：2023-12-18，
  
  网络出版：2024-02-19，
  
  纸质出版：2025-02-10
- 稿件说明：
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姜婷玉,陶劲宇,王珂等.基于非合作博弈的高耗能工业负荷参与调峰策略[J].电力系统自动化,2025,49(3):13-21.

JIANG Tingyu,TAO Jinyu,WANG Ke,et al.Non-cooperative Game Based Strategy for Energy-Intensive Industrial Load Participating in Peak-regulation Demand[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(3):13-21.
姜婷玉,陶劲宇,王珂等.基于非合作博弈的高耗能工业负荷参与调峰策略[J].电力系统自动化,2025,49(3):13-21. DOI： 10.7500/AEPS20230806003.

JIANG Tingyu,TAO Jinyu,WANG Ke,et al.Non-cooperative Game Based Strategy for Energy-Intensive Industrial Load Participating in Peak-regulation Demand[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(3):13-21. DOI： 10.7500/AEPS20230806003.

摘要

高耗能工业负荷耗电量大、自动化水平高、可控性强，需求响应潜力可观，可作为应对新型电力系统峰谷差持续拉大的重要手段。为此，评估高耗能工业负荷的响应行为，

并制定相关策略有利于发挥其调峰潜能。首先，分析了高耗能工业负荷的响应特征，并针对性提出工业负荷参与调峰的阈值判断方法。其次，对典型工业负荷响应行为和调度控制中心决策行为分别建立模型。再次，考虑到调峰市场参与者行为理性特点，建立1-

的非合作博弈模型描述调峰市场参与者间的交互行为。进一步讨论了不同激励方式对调峰市场参与者的影响，并给出相应求解算法。最后，结合某工业园区算例进行仿真分析。结果表明，所提策略的调峰效果显著，且所有调峰市场参与者均能获取最优收益。

Abstract

Energy-intensive industrial loads have high power consumption

high automation levels

and strong controllability

which show great demand response (DR) potentials and can be regarded as an important means to deal with the continuous expansion of the peak-valley difference in the new power system. Therefore

the estimation of the response behaviors of the industrial loads and the formulation of the relevant strategies are helpful to fulfill their DR potentials. Firstly

the response characteristics of the energy-intensive industrial loads are analyzed

and the specific threshold judgment method for industrial loads participating in peak regulation is proposed. Secondly

the models are established to describe the response behaviors of the typical industrial loads and the decision-making behavior of the dispatching and control center

respectively. Thirdly

considering the rationality of the behaviors for peak-regulation market participants

a 1-

non-cooperative game model is established to describe the interaction behaviors between the peak-regulation market participants. Then

the impact of the different incentive modes on peak-regulation market participants is further discussed

and the corresponding solution algorithm is given. Finally

the case simulation analyses are conducted with an industrial park

and the results verify that the proposed strategy has significant peak-regulation effects

and all the peak-regulation market participants can obtain the optimal benefits.

关键词

Keywords

references

段卫国 . 加快构建新型电力系统助力实现“双碳”目标［N］. 中国能源报， 2021-07-05 （4）.

DUAN Weiguo . Accelerating the construction of new power system to help achieve the “dual carbon” goal ［N］. China Energy News ， 2021-07-05 （4）.

王飞，李美颐，张旭东，等 . 需求响应资源潜力评估方法、应用及展望［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 21 ）： 173 - 191 .

WANG Fei ， LI Meiyi ， ZHANG Xudong ， et al . Assessment methods for demand response resource potential and their application and prospect ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 21 ）： 173 - 191 .

代心芸，陈皓勇，肖东亮，等 . 电力市场环境下工业需求响应技术的应用与研究综述［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4169 - 4186 .

DAI Xinyun ， CHEN Haoyong ， XIAO Dongliang ， et al . Review of applications and researches of industrial demand response technology under electricity market environment ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 11 ）： 4169 - 4186 .

徐成司，董树锋，张舒鹏，等 . 面向工业园区的集中-分布式综合需求响应方法［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 2 ）： 489 - 500 .

XU Chengsi ， DONG Shufeng ， ZHANG Shupeng ， et al . Centralized-distributed integrated demand response method for industrial park ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 2 ）： 489 - 500 .

吴迪，王韵楚，郁春雷，等 . 基于高斯过程回归的工业用户需求响应潜力评估方法［J］. 电力自动化设备， 2022 ， 42 （ 7 ）： 94 - 101 .

WU Di ， WANG Yunchu ， YU Chunlei ， et al . Demand response potential evaluation method of industrial users based on Gaussian process regression ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2022 ， 42 （ 7 ）： 94 - 101 .

李彬，明雨，郝一浩，等 . 基于融合FCN-TCN-LSTM的工业大用户可调节潜力分析模型［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 7 ）： 151 - 157 .

LI Bin ， MING Yu ， HAO Yihao ， et al . Adjustable potential analysis model for large industrial users based on FCN-TCN-LSTM fusion ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 7 ）： 151 - 157 .

范宇辉，姜婷玉，黄奇峰，等 . 基于画像的工业园区需求响应潜力评估［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 1 ）： 41 - 49 .

FAN Yuhui ， JIANG Tingyu ， HUANG Qifeng ， et al . Portrait based assessment of demand response potential of industrial parks ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 1 ）： 41 - 49 .

陈光宇，杨锡勇，江海洋，等 . 高比例新能源接入下计及工业负荷特性的电网需求响应调控策略［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 4 ）： 177 - 184 .

CHEN Guangyu ， YANG Xiyong ， JIANG Haiyang ， et al . Demand response regulation strategy for power grid accessed with high proportion of renewable energy considering industrial load characteristics ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 4 ）： 177 - 184 .

GOLMOHAMADI H ， KEYPOUR R ， BAK-JENSEN B ， et al . Robust self-scheduling of operational processes for industrial demand response aggregators ［J］. IEEE Transactions on Industrial Electronics ， 2020 ， 67 （ 2 ）： 1387 - 1395 .

BAO P ， ZHANG W ， ZHANG Y X . Secondary frequency control considering optimized power support from virtual power plant containing aluminum smelter loads through VSC-HVDC link ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2022 ， 11 （ 1 ）： 355 - 367 .

WU Y J ， LIN Z W ， LIU C J ， et al . A demand response trade model considering cost and benefit allocation game and hydrogen to electricity conversion ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 2 ）： 2909 - 2920 .

韩刚，黎雄，徐箭，等 . 计及需求响应下典型工业负荷排放特性的环境经济调度［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 8 ）： 109 - 119 .

HAN Gang ， LI Xiong ， XU Jian ， et al . Environmental economic dispatch considering emission characteristics of typical industrial loads under demand response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 8 ）： 109 - 119 .

HUANG X F ， HONG S H ， LI Y T . Hour-ahead price based energy management scheme for industrial facilities ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2017 ， 13 （ 6 ）： 2886 - 2898 .

李明轩，齐步洋，贺大玮 . 工业园区需求响应资源聚合优化配置方法［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3543 - 3549 .

LI Mingxuan ， QI Buyang ， HE Dawei . Optimization of aggregation of demand response resources in industrial park ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3543 - 3549 .

曾艾东，邹宇航，郝思鹏，等 . 考虑阶梯式碳交易机制的园区工业用户综合需求响应策略［J］. 高电压技术， 2022 ， 48 （ 11 ）： 4352 - 4363 .

ZENG Aidong ， ZOU Yuhang ， HAO Sipeng ， et al . Comprehensive demand response strategy of industrial users in the park considering the stepped carbon trading mechanism ［J］. High Voltage Engineering ， 2022 ， 48 （ 11 ）： 4352 - 4363 .

中电社 . 钢铁行业用电现状和节电技术［EB/OL］.［ 2023-07-10 ］. https：//www.sohu.com/a/673208217_121653920 https://www.sohu.com/a/673208217_121653920 .

China Power News Agency . Current power consumption situation and energy-saving technology of steel industry ［EB/OL］. ［ 2023-07-10 ］. https：//www.sohu.com/a/673208217_121653920 https://www.sohu.com/a/673208217_121653920 .

中国钢铁协会 . 2022年钢铁行业经济运行报告［EB/OL］.［ 2023-07-10 ］. http：//lwzb.stats.gov.cn/pub/lwzb/fbjd/2023 06/W020230605413586261007.pdf http://lwzb.stats.gov.cn/pub/lwzb/fbjd/202306/W020230605413586261007.pdf .

China Iron and Steel Association . Economic operation report of steel industry in 2022 ［EB/OL］. ［ 2023-07-10 ］. http：//lwzb.stats.gov.cn/pub/lwzb/fbjd/202306/W0202306054135862610 07.pdf http://lwzb.stats.gov.cn/pub/lwzb/fbjd/202306/W020230605413586261007.pdf .

JIANG T Y ， CHUNG C Y ， JU P ， et al . A multi-timescale allocation algorithm of energy and power for demand response in smart grids： a Stackelberg game approach ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2022 ， 13 （ 3 ）： 1580 - 1593 .

GUO N X ， WANG Y N ， YAN G F . A double-sided non-cooperative game in electricity market with demand response and parameterization of supply functions ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2021 ， 126 ： 106565 .

王海洋，李珂，张承慧，等 . 基于主从博弈的社区综合能源系统分布式协同优化运行策略［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5435 - 5445 .

WANG Haiyang ， LI Ke ， ZHANG Chenghui ， et al . Distributed coordinative optimal operation of community integrated energy system based on Stackelberg game ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 17 ）： 5435 - 5445 .

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