混合供能模式下用户侧综合能源站优化配置研究：基于Stackelberg博弈的双层规划模型

针对用户侧分布式能源开发不足与集成能源市场协同优化难题，研究人员提出混合供能模式下的用户侧综合能源站(USES)配置方法。通过建立IESP(集成能源服务商)与用户侧的Stackelberg博弈模型，结合差分进化算法与CPLEX求解器，验证了该模式在提升能源效率(降低23.6%成本)、促进可再生能源消纳(减排34.8%)方面的双重优势，为多元集成能源服务市场发展提供新范式。

　　

随着全球能源革命浪潮推进，集成能源系统(Integrated Energy System, IES)作为多能互补的高效供能模式，成为实现"双碳"目标的关键路径。然而当前能源市场存在两大矛盾：一方面，集成能源服务商(Integrated Energy Service Provider, IESP)主导的区域分布式能源站虽具规模效益，但抑制了用户侧分布式资源开发；另一方面，用户自建能源站(User-Side Energy Station, USES)虽提升用能自主性，却易因配置失当导致经济性与可靠性下降。如何通过机制创新平衡集中式与分布式供能优势，成为推动能源结构转型的核心问题。

针对这一挑战，研究人员开展了混合供能模式下的用户侧综合能源站配置研究。通过构建IESP与用户侧的Stackelberg主从博弈框架，创新性地提出双层优化模型：上层以IESP利润最大化为目标优化能源定价策略，下层则基于差分进化算法嵌套CPLEX求解器，实现用户侧设备最优配置。案例研究表明，该模式相较单一IESP或USES模式，可降低用户成本23.6%，减少碳排放34.8%，同时提升可再生能源渗透率至61.2%。

关键技术方法包括：1) 建立包含光伏(PV)、储能、冷热电联供(CCHP)等设备的USES组件模型；2) 设计混合模式下的能源交易机制，允许用户同时采购IESP能源与自建站产能；3) 采用基于中国某工业园区实际负荷数据的案例验证，通过8760小时时序模拟评估三种供能模式性能差异。

【Connotation of USES energy supply mode】
研究定义了USES供能模式的技术内涵，建立包含PV、空气源热泵等12类可选设备的配置库。仿真显示，纯USES模式虽能实现100%可再生能源覆盖，但投资回收期长达9.7年，凸显单一模式的局限性。

【Energy trading mechanism in hybrid mode】
提出的动态定价机制使IESP能源价格与用户自产能源边际成本联动。当用户光伏出力增加10%时，IESP电价自动下调8.3%，形成市场化调节机制。

【Structure of the model】
双层模型求解揭示：在典型商业区场景下，混合模式使用户自建设备容量减少42%，而IESP的CHP机组利用率提升至78.5%，实现资源互补。

【Example analysis】
案例对比表明，混合模式使系统一次能源效率达72.4%，较IESP单一模式提高19.2个百分点。碳排放强度降至0.286kgCO₂/kWh，优于纯USES模式的0.302kgCO₂/kWh。

该研究创新性地通过博弈论方法化解了集中式与分布式供能的固有矛盾。Tie Zhang等提出的混合模式不仅为用户侧参与能源市场提供新路径，其构建的GC-EC(绿色证书-能耗)等效抵消机制，更被证明可促进REC(可再生能源证书)交易市场活跃度提升27%。研究结果对完善多层次集成能源市场体系具有重要政策启示，特别是在激励用户侧分布式光伏开发方面展现出显著潜力。未来研究可进一步探索多IESP竞争场景下的博弈均衡特性，以及区块链技术在混合模式交易验证中的应用。