Three-level Game-theoretic Robust Optimization of Virtual Power Plants Considering Spatio-temporal Load Flexibility under “Dual-carbon” Goals

YANG Mei; ZHOU Xichao; CHEN Xin

doi:10.20204/j.sp.2026.03012

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Three-level Game-theoretic Robust Optimization of Virtual Power Plants Considering Spatio-temporal Load Flexibility under “Dual-carbon” Goals

更新时间：2026-04-08

- Three-level Game-theoretic Robust Optimization of Virtual Power Plants Considering Spatio-temporal Load Flexibility under “Dual-carbon” Goals
- Vol. 54, Issue 3, Pages: 100-107(2026)
- 作者机构：
  
  1. （1.国网（北京）综合能源规划设计研究院有限公司,北京,100052
  2. 国网综合能源服务集团有限公司,北京,100032
  3. 兰州交通大学自动化与电气工程学院,甘肃,兰州,730070
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2026.03012
  CLC：
- Published：2026
- 稿件说明：
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杨梅,周喜超,陈鑫.“双碳”目标下考虑负荷时空弹性的虚拟电厂三层博弈鲁棒优化[J].智慧电力,2026,54(3):100-107.

doi:10.20204/j.sp.2026.03012
杨梅,周喜超,陈鑫.“双碳”目标下考虑负荷时空弹性的虚拟电厂三层博弈鲁棒优化[J].智慧电力,2026,54(3):100-107. DOI： 10.20204/j.sp.2026.03012.

doi:10.20204/j.sp.2026.03012 DOI：

摘要

提出一种考虑负荷时空弹性的虚拟电厂三层博弈鲁棒优化模型，该模型协同优化负荷时空弹性与配电网动态安全约束。首先，构建三层优化目标：上层以配电网运营商收益最大化为目标，中层以电压越限风险最小化为目标，下层以虚拟电厂运行成本最优为目标。然后，采用基于Tent混沌映射策略的改进多目标粒子群优化算法求解模型。最后，在IEEE33节点系统上进行仿真，结果表明所提模型通过优化机组组合与备用配置，在保障系统经济性的同时显著提升运行安全性，能够降低虚拟电厂运行成本、减小负荷曲线标准差、降低电压越限概率，为高比例可再生能源接入下电力系统的安全经济运行提供了新路径。

Abstract

This paper proposes a three-level game-theoretic robust optimization model for virtual power plants（VPPs） that incorporates the spatio-temporal flexibility of loads. The model coordinately optimizes the spatio-temporal load flexibility and the dynamic security constraints of the distribution network. First

a three-level optimization framework is established: the upper level aims to maximize the profit of the distribution system operator

the middle level focuses on minimizing the risk of voltage violations

and the lower level pursues the optimal operation cost of the VPP. Then

an improved multi-objective particle swarm optimization algorithm based on a Tent chaotic mapping strategy is employed to solve the model. Finally

simulations are carried out on the IEEE 33-node system. The results demonstrate that the proposed model

by optimizing unit commitment and reserve configuration

not only ensures system economy but also significantly enhances operational security. Specifically

it reduces the operation cost of the VPP

decreases the standard deviation of the load curve

and lowers the probability of voltage violations. This work provides a new pathway for the secure and economic operation of power systems with high penetration of renewable energy.

关键词

Keywords

references

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