基于消纳-保供博弈的分布式储能双层规划模型

陈锋; 路小敏; 沈冰; 王军鹏

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.25195

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基于消纳-保供博弈的分布式储能双层规划模型

储能 | 更新时间：2026-06-29

- 基于消纳-保供博弈的分布式储能双层规划模型
- Bi-Level Planning Model for Distributed Energy Storage Based on Accommodation-Supply Security Game
- 发电技术 2025年46卷第6期页码：1133-1143
- 作者机构：
  
  1.河南科技大学应用工程学院，河南省三门峡市 472000
  2.三门峡职业技术学院，河南省三门峡市 472000
  3.郑州浪潮数据技术有限公司，河南省郑州市 450000
  4.河南省机器人与智能系统重点实验室，河南省洛阳市 471000
- 作者简介：
  
  陈锋(1987)，男，硕士，副教授，高级工程师，研究方向为高比例新能源新型电力系统优化运行与智能控制，chenfeng@smxpt.edu.cn；
  路小敏(1989)，女，硕士，工程师，研究方向为大数据与云计算，252991887@qq.com；
  沈冰(1977)，男，博士，教授，研究方向为新能源、分布式发电和智能微电网建模与控制等，750762185@qq.com；
  王军鹏(1979)，男，硕士，教授，研究方向为新能源、分布式发电和智能微电网建模与控制等，342717571@qq.com。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(U2004163);2026年度河南省高等学校重点科研项目计划(26B480004)
- DOI：10.12096/j.2096-4528.pgt.25195
  中图分类号： TK 01;TM 73
- 收稿：2025-04-29，
  
  修回：2025-06-06，
  
  纸质出版：2025-12-31
- 稿件说明：
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陈锋,路小敏,沈冰等.基于消纳-保供博弈的分布式储能双层规划模型[J].发电技术,2025,46(06):1133-1143.

CHEN Feng,LU Xiaomin,SHEN Bing,et al.Bi-Level Planning Model for Distributed Energy Storage Based on Accommodation-Supply Security Game[J].Power Generation Technology,2025,46(06):1133-1143.
陈锋,路小敏,沈冰等.基于消纳-保供博弈的分布式储能双层规划模型[J].发电技术,2025,46(06):1133-1143. DOI： 10.12096/j.2096-4528.pgt.25195.

CHEN Feng,LU Xiaomin,SHEN Bing,et al.Bi-Level Planning Model for Distributed Energy Storage Based on Accommodation-Supply Security Game[J].Power Generation Technology,2025,46(06):1133-1143. DOI： 10.12096/j.2096-4528.pgt.25195.

摘要

目的

为解决分布式储能系统在“新能源消纳最大化”与“供电可靠性保障”之间的目标冲突，提出一种兼顾经济性与韧性的协同规划方法。

方法

构建一种动态Stackelberg博弈驱动的双层规划模型，将Stackelberg博弈与鲁棒优化组合，用来解决规划-运行跨层耦合问题；协调规划-运行-市场多方利益，优化储能容量配置与充放电策略，提高供电可靠性；通过双层优化实现规划-运行协同，量化消纳与保供的权衡关系；提出Pareto最优解集，实现最低投资成本、最高新能源消纳率。

结果

通过开发的多指标优化的双层模型快速求解算法，提出了“动态电价-容量补贴”联动机制，有效平衡了规划与运行中的多方利益冲突；将Stackelberg博弈与鲁棒优化组合，解决了规划-运行跨层耦合难题。仿真算例表明，所提出的双层博弈模型在性能上显著优于传统规划方法，验证了动态博弈机制的长期经济性，并揭示了新能源消纳与电力保供之间存在非线性权衡关系。

结论

基于消纳-保供博弈协同的双层规划模型，能够显著提升系统的新能源消纳率与供电可靠性，同时降低储能投资成本及用户用电成本。

Abstract

Objectives

To address the conflicting objectives between “maximizing renewable energy accommodation” and “ensuring power supply reliability” in distributed energy storage systems

a coordinated planning method that balances economic efficiency and resilience is proposed.

Methods

A dynamic Stackelberg game-driven bi-level planning model is established

integrating Stackelberg game theory with robust optimization to address the cross-level coupling problem between planning and operation. The model coordinates the interests of planning

operation

and market stakeholders to optimize energy storage capacity allocation and charging/discharging strategies

thereby enhancing power supply reliability. Through bi-level optimization

coordination between planning and operation is achieved

and the trade-off between accommodation and supply security is quantified

with Pareto-optimal solutions derived to achieve the lowest investment costs and highest renewable energy accommodation rates.

Results

A rapid solution algorithm for a bi-level model incorporating multi-objective optimization is developed

and a “dynamic pricing-capacity subsidy” linkage mechanism is proposed. This mechanism effectively balances the conflicting interests among multiple stakeholders in planning and operation. By integrating Stackelberg game theory with robust optimization

the cross-level coupling problem between planning and operation is solved. The simulation cases demonstrate that the proposed bi-level game model significantly outperforms conventional planning methods

validating the long-term economic efficiency of the dynamic game mechanism. Furthermore

a nonlinear trade-off relationship between renewable energy accommodation and power supply security is revealed.

Conclusions

The bi-level planning model based on accommodation-supply security game coordination can significantly enhance the system’s renewable energy accommodation rate and power supply reliability

while reducing energy storage system investment costs and user electricity costs.

关键词

Keywords

references

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