信息-物理-社会融合的综合需求响应风险管理

刘欣雅; 郑顺林; 邱忠涛; 赵振兵; 吴鹏; 朱进

doi:10.7500/AEPS20250418004

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信息-物理-社会融合的综合需求响应风险管理

研制与开发 | 更新时间：2026-02-28

- 信息-物理-社会融合的综合需求响应风险管理
- Risk Management for Integrated Demand Response with Cyber-Physical-Social Fusion
- 电力系统自动化 2026年50卷第4期页码：197-207
- 作者机构：
  
  1.华北电力大学电气与电子工程学院，北京市 102206
  2.国家电网有限公司，北京市 100031
  3.国网能源研究院有限公司，北京市 102209
  4.国网江苏省电力有限公司，江苏省南京市 210024
- 作者简介：
  
  刘欣雅(1998—)，女，博士研究生，主要研究方向：综合需求响应优化策略与博弈方法。E-mail：asapchan@ncepu.edu.cn
  郑顺林(1994—)，男，通信作者，博士，讲师，主要研究方向：综合能源系统运行优化、综合需求响应。E-mail：244995421@qq.com
  邱忠涛(1975—)，男，硕士，正高级工程师，主要研究方向：电力系统及其自动化。E-mail：qzt@sohu.com
- 基金信息：
  
  国家电网有限公司总部管理科技项目基金项目(1400-202457291A-1-1-ZN)
- DOI：10.7500/AEPS20250418004
  中图分类号：
- 收稿：2025-04-18，
  
  修回：2025-08-22，
  
  网络首发：2025-11-14，
  
  纸质出版：2026-02-25
- 稿件说明：
移动端阅览
刘欣雅,郑顺林,邱忠涛等.信息-物理-社会融合的综合需求响应风险管理[J].电力系统自动化,2026,50(4):197-207.

LIU Xinya,ZHENG Shunlin,QIU Zhongtao,et al.Risk Management for Integrated Demand Response with Cyber-Physical-Social Fusion[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):197-207.
刘欣雅,郑顺林,邱忠涛等.信息-物理-社会融合的综合需求响应风险管理[J].电力系统自动化,2026,50(4):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20250418004.

LIU Xinya,ZHENG Shunlin,QIU Zhongtao,et al.Risk Management for Integrated Demand Response with Cyber-Physical-Social Fusion[J].Automation of Electric Power Systems,2026,50(4):197-207. DOI： 10.7500/AEPS20250418004.

摘要

随着能源互联网与多能源系统(MES)的发展，需求侧响应行为呈现出信息-物理-社会多维耦合的复杂特性。为提高多能源服务商(MESP)对需求侧资源的调度能力、降低用户响应偏差带来的响应风险，在实施综合需求响应(IDR)时，需要充分考虑用户的响应特性，并制定有效的风险管理策略。首先，在物理-信息层面考虑用户多能耦合的替代特性与多时段动态的疲劳特性，在社会层面引入理性因子与认知权重函数，表征用户在社会环境中的认知非完全理性；其次，构建风险关联矩阵以实现IDR强相关性风险的量化表征，并采用正交对角化方法对强相关性风险进行解耦；进一步，利用香农熵原理构建风险分散度指标，提出了信息-物理-社会融合的IDR风险分散管理策略。最后，通过仿真表明，所提策略既降低了MESP的风险损失，又提升了用户参与IDR的效益，实现了多方共赢。

Abstract

With the development of Energy Internet and multi-energy system (MES)

response behaviors on the demand side show the characteristic of complex multi-dimensional cyber-physical-social coupling. To enhance the scheduling capability of multi-energy service providers (MESPs) over demand-side resources and mitigate the response risks caused by user response deviations

it is necessary to fully consider the response characteristics of users when implementing integrated demand response (IDR)

and develop effective risk management strategies. Firstly

at the cyber-physical level

the substitutable characteristics of multi-energy coupling and the dynamic fatigue characteristics across multiple time periods are considered. At the social level

a rationality factor and a cognitive weighting function are introduced to characterize the incomplete cognitive rationality of users in social contexts. Secondly

a risk correlation matrix is built to achieve the quantitative characterization of strongly correlated IDR risks

which are then decoupled via orthogonal diagonalization. Furthermore

Shannon entropy is used to construct a risk dispersion index

and a risk dispersion management strategy of IDR with cyber-physical-social fusion is proposed. Finally

through the simulation

it shows that the proposed model not only reduces the risk losses for the MESP

but also increases the benefits of users for participating in IDR

achieving a win-win situation for all parties involved.

关键词

Keywords

references

杨龙，张沈习，程浩忠，等 . 区域低碳综合能源系统规划关键技术与挑战［J］. 电网技术， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3290 - 3304 .

YANG Long ， ZHANG Shenxi ， CHENG Haozhong ， et al . Regional low-carbon integrated energy system planning： key technologies and challenges ［J］. Power System Technology ， 2022 ， 46 （ 9 ）： 3290 - 3304 .

李雄飞，李康平，黄淳驿，等 . 考虑用户响应差异的聚合商需求响应投标定价联合优化方法［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 11 ）： 70 - 79 .

LI Xiongfei ， LI Kangping ， HUANG Chunyi ， et al . Joint bidding and pricing optimization method for aggregator demand response considering differences of user response ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 11 ）： 70 - 79 .

胡俊杰，马文帅，薛禹胜，等 . 基于CPSSE框架的电动汽车聚合商备用容量量化［J］. 电力系统自动化， 2022 ， 46 （ 18 ）： 46 - 54 .

HU Junjie ， MA Wenshuai ， XUE Yusheng ， et al . Quantification of reserve capacity provided by electric vehicle aggregator based on framework of cyber-physical-social system in energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2022 ， 46 （ 18 ）： 46 - 54 .

祁兵，郑顺林，孙毅，等 . 考虑需求侧动态及耦合特性的激励型综合需求响应优化建模［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 5 ）： 1783 - 1799 .

QI Bing ， ZHENG Shunlin ， SUN Yi ， et al . A model of incentive-based integrated demand response considering dynamic characteristics and multi-energy coupling effect of demand side ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 5 ）： 1783 - 1799 .

ZHENG S L ， SUN Y ， LI B ， et al . Incentive-based integrated demand response for multiple energy carriers under complex uncertainties and double coupling effects ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 283 ： 116254 .

李云松，张智晟 . 考虑综合需求响应的Transformer-图神经网络综合能源系统多元负荷短期预测［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 19 ）： 6119 - 6128 .

LI Yunsong ， ZHANG Zhisheng . Transformer-GNN based multi load short-term forecasting of integrated energy system considering integrated demand response ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 19 ）： 6119 - 6128 .

许刚，郭子轩 . 考虑多态能源系统中用户多维响应特性的激励型综合需求响应优化策略［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 24 ）： 9398 - 9411 .

XU Gang ， GUO Zixuan . Optimization strategy for incentive-based integrated demand response considering multi-dimensional user response characteristics in multi-energy system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 24 ）： 9398 - 9411 .

王珂，吴峰，曹若琳，等 . 市场环境下需求响应行为特性及模型研究综述［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 15 ）： 1 - 14 .

WANG Ke ， WU Feng ， CAO Ruolin ， et al . Review on characteristics and models of demand response behavior in market environment ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 15 ）： 1 - 14 .

刘聪聪，李正烁，张利，等 . 计及BSV有限理性模型和分段点优化的发电商策略竞标模型［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3590 - 3605 .

LIU Congcong ， LI Zhengshuo ， ZHANG Li ， et al . Generator strategic bidding based on bounded rationality model of BSV and breakpoints optimization ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 13 ）： 3590 - 3605 .

吴赋章，杨军，林洋佳，等 . 考虑用户有限理性的电动汽车时空行为特性［J］. 电工技术学报， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1563 - 1574 .

WU Fuzhang ， YANG Jun ， LIN Yangjia ， et al . Research on spatiotemporal behavior of electric vehicles considering the users’ bounded rationality ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2020 ， 35 （ 7 ）： 1563 - 1574 .

ZENG H T ， SHENG Y J ， SUN H B ， et al . A conic relaxation approach for solving Stackelberg pricing game of electric vehicle charging station considering traffic equilibrium ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2024 ， 15 （ 3 ）： 3080 - 3097 .

许刚，郭子轩 . 考虑用户比价行为的综合需求响应低碳优化策略［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1043 - 1054 .

XU Gang ， GUO Zixuan . Low-carbon optimization strategy of integrated demand response considering user’s price comparison behavior ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 3 ）： 1043 - 1054 .

孙毅，胡亚杰，郑顺林，等 . 考虑用户响应特性的综合需求响应优化激励策略［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1402 - 1413 .

SUN Yi ， HU Yajie ， ZHENG Shunlin ， et al . Integrated demand response optimization incentive strategy considering users’ response characteristics ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 4 ）： 1402 - 1413 .

ZHENG S L ， QI Q ， SUN Y ， et al . Integrated demand response considering substitute effect and time-varying response characteristics under incomplete information ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 333 ： 120594 .

LAI S Y ， QIU J ， TAO Y C ， et al . Pricing strategy for energy supplement services of hybrid electric vehicles considering bounded-rationality and energy substitution effect ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2023 ， 14 （ 4 ）： 2973 - 2985 .

YUAN Z P ， LI P ， LI Z L ， et al . Data-driven risk-adjusted robust energy management for microgrids integrating demand response aggregator and renewable energies ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2022 ， 14 （ 1 ）： 365 - 377 .

DEHGHANI R ， AKBARI FOROUD A . Two-stage risk assessment of the electricity retailers in the day-ahead energy and primary-secondary reserve markets with flexible demand responses and parking lots ［J］. Journal of Energy Storage ， 2022 ， 55 ： 105626 .

WU J S ， ZHANG B H ， JIANG Y Z ， et al . Chance-constrained stochastic congestion management of power systems considering uncertainty of wind power and demand side response ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2019 ， 107 ： 703 - 714 .

孙毅，李飞，胡亚杰，等 . 计及条件风险价值和综合需求响应的产消者能量共享激励策略［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ 9 ）： 2448 - 2463 .

SUN Yi ， LI Fei ， HU Yajie ， et al . Energy sharing incentive strategy of prosumers considering conditional value at risk and integrated demand response ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2023 ， 38 （ 9 ）： 2448 - 2463 .

王昀，谢海鹏，孙啸天，等 . 计及激励型综合需求响应的电-热综合能源系统日前经济调度［J］. 电工技术学报， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1926 - 1934 .

WANG Yun ， XIE Haipeng ， SUN Xiaotian ， et al . Day-ahead economic dispatch for electricity-heating integrated energy system considering incentive integrated demand response ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2021 ， 36 （ 9 ）： 1926 - 1934 .

陈春宇，黄宸恺，王剑晓，等 . 考虑风电不确定性的调频辅助服务市场多时间尺度出清调度策略［J］. 电工技术学报， 2024 ， 39 （ 21 ）： 6804 - 6818 .

CHEN Chunyu ， HUANG Chenkai ， WANG Jianxiao ， et al . Multi-time-scale frequency regulation market clearing and dispatch strategy considering wind power uncertainty ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society ， 2024 ， 39 （ 21 ）： 6804 - 6818 .

AGUIAR N ， DUBEY A ， GUPTA V . Pricing demand-side flexibility with noisy consumers： mean-variance trade-offs ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2023 ， 38 （ 2 ）： 1151 - 1161 .

VAHEDIPOUR-DAHRAIE M ， RASHIDIZADEH-KERMANI H ， ANVARI-MOGHADDAM A ， et al . Stochastic risk-constrained scheduling of renewable-powered autonomous microgrids with demand response actions： reliability and economic implications ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2020 ， 56 （ 2 ）： 1882 - 1895 .

吴文传，许书伟，杨越，等 . 风险量化的高比例新能源电力系统概率调度［J］. 电力系统自动化， 2023 ， 47 （ 15 ）： 3 - 11 .

WU Wenchuan ， XU Shuwei ， YANG Yue ， et al . Risk-quantified probabilistic dispatch for power system with high proportion of renewable energy ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2023 ， 47 （ 15 ）： 3 - 11 .

GONZALEZ R ， WU G . Composition rules in original and cumulative prospect theory ［J］. Theory and Decision ， 2022 ， 92 （ 3 ）： 647 - 675 .

GONZALEZ R ， WU G . On the shape of the probability weighting function ［J］. Cognitive Psychology ， 1999 ， 38 （ 1 ）： 129 - 166 .

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 .

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