计及自治需求的区域综合能源系统电-热灵活性资源协调优化方法

刘栋; 刘佳玲; 李凡; 王丹; 司远; 秦博宇; 王秀丽

doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.007

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计及自治需求的区域综合能源系统电-热灵活性资源协调优化方法

调度运行 | 更新时间：2026-09-30

- 计及自治需求的区域综合能源系统电-热灵活性资源协调优化方法
- Coordinated Optimization of Electric-Heating Flexible Resources Considering Sub-Regional Autonomy in Regional Integrated Energy Systems
- 电力建设 2026年47卷第10期页码：85-96
- 作者机构：
  
  1.国网经济技术研究院有限公司，北京市102209
  2.西安交通大学电气工程学院，西安市710049
- 作者简介：
  
  刘栋（1989），男，硕士，高级工程师，主要从事电力系统规划和大电网安全分析工作；
  刘佳玲（1999），女，博士研究生，主要从事电力系统规划与调度、交通能源耦合系统分析相关工作；
  李凡（1989），男，博士，高级工程师，主要从事电力系统运行和大电网安全分析工作；
  王丹（1987），男，博士，高级工程师，主要从事主网架规划与供需平衡相关工作；
  司远（1993），男，博士，高级工程师，主要从事主网架规划与供需平衡相关工作；
  秦博宇（1989），男，博士，副教授，博士生导师，通信作者，主要研究方向为电力系统运行与控制，E-mail：qinboyu@xjtu.edu.cn；
  王秀丽（1961），女，博士，教授，博士生导师，主要从事电力系统规划、电力市场方面的教学研究工作。
- 基金信息：
  
  新型电力系统科技攻关登高行动计划2024年专项重大科技项目(1400-202456361A-3-1-DG)
- DOI：10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.007
  中图分类号： TM732
- 收稿：2026-03-23，
  
  修回：2026-05-12，
  
  纸质出版：2026-10-01
- 稿件说明：
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刘栋,刘佳玲,李凡等.计及自治需求的区域综合能源系统电-热灵活性资源协调优化方法[J].电力建设,2026,47(10):85-96.

LIU Dong,LIU Jialing,LI Fan,et al.Coordinated Optimization of Electric-Heating Flexible Resources Considering Sub-Regional Autonomy in Regional Integrated Energy Systems[J].Electric Power Construction,2026,47(10):85-96.
刘栋,刘佳玲,李凡等.计及自治需求的区域综合能源系统电-热灵活性资源协调优化方法[J].电力建设,2026,47(10):85-96. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.007.

LIU Dong,LIU Jialing,LI Fan,et al.Coordinated Optimization of Electric-Heating Flexible Resources Considering Sub-Regional Autonomy in Regional Integrated Energy Systems[J].Electric Power Construction,2026,47(10):85-96. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.007.

摘要

目的

随着高效能源管理需求日益增长，区域综合能源系统（regional integrated energy system， RIES）亟需挖掘多类型灵活调节潜力。然而，多类型参与主体利益分配和多元灵活性调节资源协同运行面临挑战。本文提出了一种计及子区域自治能力的多元灵活性资源协调优化方法。

方法

首先，构建涵盖储能、用户侧需求响应、可控电/热源等多元灵活调节资源的系统运行架构及交易机制，提出了区域自治能力量化指标体系并嵌入子区域运行约束中。其次，提出一种计及RIES和子区域系统（sub regional system，SRS）协作的主从博弈双层协调调度模型，RIES供应商和SRS运营商在单领导者多追随者博弈优化模型中充当响应实体。上层部分RIES供应商以收益最大化为目标制定能源价格机制，激励SRS追随者积极参与高峰期监管调度活动；下层多个子区域聚合运营商作为跟随者，在满足自治能力约束并协同租赁储能的基础上，以最小化日运行成本为目标进行优化调度，并将用电需求反馈给上层。最后，通过算例分析验证模型的有效性。

结果

与不考虑区域自治能力要求且无储能共享的场景相比，本文所提方法能有效提升各子区域的调节能力，系统整体自治能力提升3.466%。

结论

本文所构建的基于主从博弈的协调优化方法能够有效利用储能的调节潜力，为提升多子区域互联系统的经济性与运行效率提供了可行方案。

Abstract

Objective

With the growing demand for efficient energy management， regional integrated energy systems （RIES） urgently need to tap the multi-type flexible regulation potential. However， the benefit allocation among multiple types of participants and the coordinated operation of diverse flexible regulation resources face significant challenges. This paper proposes a coordinated optimization method for multiple flexible resources considering the autonomy capability of sub-regions.

Methods

First， a system operation architecture and trading mechanism are established， covering multiple flexible regulation resources such as energy storage， user-side demand response， and controllable electric/thermal sources. A quantitative index system for regional autonomy capability is proposed and embedded into the operational constraints of sub-regions. Second， a master-slave game-based bi-level coordinated scheduling model is proposed that accounts for the cooperation between the RIES and sub-regional systems （SRS）. The RIES supplier and SRS operators act as responsive entities in a single-leader multi-follower game optimization framework. At the upper level， the RIES supplier formulates energy pricing mechanisms with the objective of maximizing revenue， thereby incentivizing SRS followers to actively participate in peak-period regulatory dispatching activities. At the lower level， multiple sub-regional aggregator operators act as followers， performing optimal scheduling with the objective of minimizing daily operational costs while satisfying autonomy capability constraints and coordinating leased energy storage， and feeding back the electricity demand to the upper level. Finally， the effectiveness of the proposed model is verified through case studies.

Results

Compared with the scenario that disregards regional autonomy requirements and lacks energy storage sharing， the proposed method effectively enhances the regulation capability of each sub-region， and the overall system autonomy capability is improved by 3.466%.

Conclusions

The master-slave game-based coordinated optimization method constructed in this paper can effectively leverage the regulation potential of energy storage， providing a feasible solution for improving the economic efficiency and operational performance of multi-sub-regional interconnected systems.

关键词

Keywords

references

林墨涵，刘佳，唐早，等 . 考虑多能耦合共享储能的微网多智能体混合博弈协调优化［J］. 电力系统自动化， 2024 （ 4 ）： 132 - 141 .

Lin Mohan ， Liu Jia ， Tang Zao ， et al . Coordinated optimization of mixed microgrid multi-agent game considering multi-energy coupled shared energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 （ 4 ）： 132 - 141 .

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 - 5444 .

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 - 5444 .

胡福年，张彭成，周小博，等 . 计及灵活性资源的综合能源系统源荷协调优化调度［J］. 中国电力， 2024 ， 57 （ 5 ）： 2 - 13 .

Hu Funian ， Zhang Pengcheng ， Zhou Xiaobo ， et al . Coordinated optimal scheduling of source and load in integrated energy system considering flexible resources ［J］. Electric Power ， 2024 ， 57 （ 5 ）： 2 - 13 .

Zhuang Y X ， Li Z Y ， Tan Q P ， et al . Multi-time-scale resource allocation based on long-term contracts and real-time rental business models for shared energy storage systems ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2024 ， 12 （ 2 ）： 454 - 465 .

武梦景，万灿，宋永华，等 . 含多能微网群的区域电热综合能源系统分层自治优化调度［J］. 电力系统自动化， 2021 ， 45 （ 12 ）： 20 - 29 .

Wu Mengjing ， Wan Can ， Song Yonghua ， et al . Hierarchical autonomous optimal dispatching of district integrated heating and power system with multi-energy microgrids ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2021 ， 45 （ 12 ）： 20 - 29 .

张玉敏，尹延宾，吉兴全，等 . 计及热网不同运行状态下灵活性供给能力的综合能源系统优化调度［J］. 中国电力， 2025 ， 58 （ 2 ）： 88 - 102 .

Zhang Yumin ， Yin Yanbin ， Ji Xingquan ， et al . Optimal dispatch of integrated electric-heat energy system considering supply flexibility of heat networks under different operation states ［J］. Electric Power ， 2025 ， 58 （ 2 ）： 88 - 102 .

范宏，盛哲祺，张树卿 . 分布式灵活性资源的动态聚合调控与协同效益分配研究综述［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 9 ）： 30 - 45 .

Fan Hong ， Sheng Zheqi ， Zhang Shuqing . Review on dynamic aggregation control and collaborative benefit allocation of distributed flexibility resources ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 9 ）： 30 - 45 .

Wang Y S ， Zhang F ， Chi C ， et al . A market-oriented incentive mechanism for emergency demand response in colocation data centers ［J］. Sustainable Computing： Informatics and Systems ， 2019 ， 22 ： 13 - 25 .

刘轶涵，徐青山，杨永标，等 . 计及配电网潮流约束下基于广义纳什议价理论的工业用户共享储能配置［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 2 ）： 571 - 583 .

Liu Yihan ， Xu Qingshan ， Yang Yongbiao ， et al . Distribution network power flow constrained shared energy storage configuration for industrial consumers based on generalized Nash bargaining theory ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 2 ）： 571 - 583 .

Lee Y C ， Hsu H W ， Chang Y C ， et al . Constructing a （fair） load-reduction emergency demand response program： a fee-and-rebate pricing mechanism ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 ， 147 ： 108831 .

姚军，陆俊，廖一璞，等 . 考虑配电网状态的共享储能优化运行方法［J］. 湖南电力， 2024 ， 44 （ 1 ）： 67 - 76 .

Yao Jun ， Lu Jun ， Liao Yipu ， et al . Optimal operation method of shared energy storage considering distribution network state ［J］. Hunan Electric Power ， 2024 ， 44 （ 1 ）： 67 - 76 .

田欣，陈来军，李笑竹，等 . 基于主从博弈和改进Shapley值的分布式光伏社区共享储能优化运行策略［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2252 - 2261 .

Tian Xin ， Chen Laijun ， Li Xiaozhu ， et al . Optimal scheduling for energy storage sharing among communities with photovoltaic resource based on Stackelberg game and improved shapley value ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 6 ）： 2252 - 2261 .

潘婷，张艺凡，董厚琦，等 . 基于改进Shapley的虚拟电厂内部效益分配研究［J］. 太阳能学报， 2025 ， 46 （ 10 ）： 455 - 465 .

Pan Ting ， Zhang Yifan ， Dong Houqi ， et al . Study on internal benefit distribution in virtual power plant based on improved shapley ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2025 ， 46 （ 10 ）： 455 - 465 .

谢晓帆，何小波，刘波，等 . 高比例新能源下灵活性资源跨区博弈优化调度方法［J］. 电力科学与技术学报， 2025 ， 40 （ 6 ）： 250 - 259 .

Xie Xiaofan ， He Xiaobo ， Liu Bo ， et al . Optimal scheduling method of cross-regional game of flexible resources under high proportion of renewable energy ［J］. Journal of Electric Power Science and Technology ， 2025 ， 40 （ 6 ）： 250 - 259 .

徐艳春，刘海权，孙思涵，等 . 计及需求响应和共享储能的多微网系统双层优化调度［J］. 电力自动化设备， 2023 ， 43 （ 6 ）： 18 - 26 .

Xu Yanchun ， Liu Haiquan ， Sun Sihan ， et al . Bi-level optimal scheduling of multi-microgrid system considering demand response and shared energy storage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2023 ， 43 （ 6 ）： 18 - 26 .

杨茂，王金鑫，房国忠，等 . 考虑异质户型差异与聚合构成的采暖负荷群主从博弈策略［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 10 ）： 58 - 66 .

Yang Mao ， Wang Jinxin ， Fang Guozhong ， et al . Master-slave game strategy for electric heating load cluster considering differences of heterogeneous household types and aggregation structure ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 10 ）： 58 - 66 .

苗秋愿，邢海军 . 基于机会约束的风光荷储热灵活性资源优化调度［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 8 ）： 54 - 65 .

Miao Qiuyuan ， Xing Haijun . Optimal scheduling of WPLSH flexibility resources based on chance constraints ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 8 ）： 54 - 65 .

郭宴秀，苏建军，刘洋，等 . 考虑电热交互和共享储能的多综合能源系统运行优化［J］. 中国电力， 2023 ， 56 （ 4 ）： 138 - 145 .

Guo Yanxiu ， Su Jianjun ， Liu Yang ， et al . Optimal operation of multiple integrated energy systems considering power and heat interaction and shared energy storage system ［J］. Electric Power ， 2023 ， 56 （ 4 ）： 138 - 145 .

江佳美，李嘉媚，艾芊，等 . 基于图神经网络预测与主从博弈的虚拟电厂调频套餐设计［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 21 ）： 74 - 84 .

Jiang Jiamei ， Li Jiamei ， Ai Qian ， et al . Frequency regulation package design for virtual power plants based on graph neural network prediction and Stackelberg game ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 21 ）： 74 - 84 .

孟繁星，孙英云，蒲天骄，等 . 考虑区域自治能力的主动配电网分层优化调度［J］. 电力系统自动化， 2018 ， 42 （ 15 ）： 70 - 76 .

Meng Fanxing ， Sun Yingyun ， Pu Tianjiao ， et al . Hierarchical optimal scheduling model for active distribution network considering regional autonomy ability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2018 ， 42 （ 15 ）： 70 - 76 .

王晶晶，姚良忠，刘科研，等 . 面向区域自治的配电网动态区域划分方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 11 ）： 4699 - 4709 .

Wang Jingjing ， Yao Liangzhong ， Liu Keyan ， et al . Dynamic network partitioning method of distribution networks considering regional autonomy ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 11 ）： 4699 - 4709 .

高万胜，蔺红 . 考虑配电网灵活性的分布鲁棒优化调度［J］. 智慧电力， 2024 ， 52 （ 1 ）： 65 - 72 .

Gao Wansheng ， Lin Hong . Distributionally robust optimal dispatching considering flexibility of distribution network ［J］. Smart Power ， 2024 ， 52 （ 1 ）： 65 - 72 .

冯德金，赵毅，钱小毅，等 . 考虑灵活性资源调节能力的供电恢复策略［J］. 电力科学与技术学报， 2025 ， 40 （ 3 ）： 85 - 95 .

Feng Dejin ， Zhao Yi ， Qian Xiaoyi ， et al . Power supply restoration strategy considering regulation capability of flexible resources ［J］. Journal of Electric Power Science and Technology ， 2025 ， 40 （ 3 ）： 85 - 95 .

刘运鑫，姚良忠，赵波，等 . 考虑灵活组群的配电网-微电网群低碳经济调度方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 20 ）： 59 - 68 .

Liu Yunxin ， Yao Liangzhong ， Zhao Bo ， et al . Low-carbon economic dispatch of distribution network-microgrid clusters considering flexible clustering ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 20 ）： 59 - 68 .

朱佳男，艾芊，李嘉媚 . 基于分布鲁棒优化的广义共享储能容量配置方法［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 8 ）： 185 - 194 .

Zhu Jianan ， Ai Qian ， Li Jiamei . Capacity allocation method for generalized shared energy storage based on distributionally robust optimization ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 185 - 194 .

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