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A Stackelberg game-based approach for optimal scheduling of virtual power plant with V2G and demand response under tiered carbon trading

段階的炭素取引下でのV2Gとデマンドレスポンスを考慮した仮想発電所の最適スケジューリングのためのStackelbergゲームに基づくアプローチ (AI 翻訳)

Zhonghe Han, Xiaojian Liu, Peng Li, Haokun Shang, Zhi Wang, Wensheng Zhao

Journal of Renewable and Sustainable Energy📚 査読済 / ジャーナル2026-01-01#エネルギー転換Origin: CN経営インパクト: コスト削減対象セクター: power
DOI: 10.1063/5.0301312
原典: https://doi.org/10.1063/5.0301312

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本論文は、仮想発電所（VPP）の低炭素・経済的協調運用のため、Stackelbergゲームモデルを提案。VPP運用者をリーダーとし、エネルギー供給事業者とユーザーアグリゲーターをフォロワーとする。V2Gと統合型デマンドレスポンスをリアルタイム価格で連携し、段階的炭素取引メカニズムを導入。ケーススタディでは、VPP運用者の収益17.15%増、消費者余剰8.75%増、炭素排出7.75%減、負荷ピーク差57.13%減を実証。

English

This paper proposes a Stackelberg game model for optimal scheduling of a virtual power plant (VPP) integrating V2G and integrated demand response under a tiered carbon trading mechanism. The model coordinates the VPP operator, energy suppliers, and user aggregators to balance low-carbon and economic goals. Case studies show a 17.15% increase in VPP operator revenue, 8.75% increase in consumer surplus, 7.75% reduction in carbon emissions, and 57.13% reduction in peak-valley load difference.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本では、再生可能エネルギーの導入拡大に伴いVPPの重要性が高まっており、本論文のV2Gとデマンドレスポンスの協調最適化は、電力系統の安定化と脱炭素化に寄与する。また、炭素取引の段階的導入は、日本のカーボンプライシング政策（GXリーグ等）の設計に示唆を与える。

In the global GX context

This research contributes to the global discourse on integrating carbon pricing with demand-side flexibility in VPPs. The tiered carbon trading mechanism offers a practical approach for policymakers designing carbon markets, while the V2G and demand response coordination provides insights for grid stability and renewable integration, relevant to TCFD and transition finance discussions.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides a novel game-theoretic framework for VPP scheduling that integrates carbon trading with demand response, offering a basis for further research on multi-stakeholder optimization.

🏢実務担当者:Offers a practical model for VPP operators and aggregators to optimize operations under carbon constraints, potentially improving revenue and reducing emissions.

🏛政策担当者:Demonstrates the effectiveness of tiered carbon trading in incentivizing low-carbon behavior, informing the design of carbon pricing mechanisms.

📄 抄録（日本語訳）

低炭素かつ経済的な目標の下で仮想発電所（VPP）の効率的な協調運用を達成するために、VPPのための多エネルギー協調スケジューリング枠組みを提案する。VPP運用者（VPPO）をリーダーとし、エネルギー供給運用者とユーザーアグリゲーター（UA）をフォロワーとするStackelbergゲームモデルを構築する。主な貢献は以下の通りである。電気自動車（EV）の充放電戦略を設計し、管理された固定充放電時間枠と充電状態の制約を通じてその実用性を確保した。同時に、統合デマンドレスポンス（IDR）をVehicle-to-Grid（V2G）技術とリアルタイム料金メカニズムを介して連携させ、制御可能な機器の出力を最適化し、ユーザーの消費行動を形成した。さらに、段階的炭素取引メカニズムを導入し、炭素制約下での各主体のゲーム意思決定行動を分析した。再生可能エネルギーと冷熱電併給ユニットを組み込んだ特定の園区内のVPPを研究ケースとして選定し、提案手法を検証した。ケースシミュレーション結果は、VPPOの収益が17.15%増加し、UAの消費者余剰が8.75%増加し、システムの炭素排出量が7.75%削減され、負荷のピークバレー差が57.13%減少することを示している。電気デマンドレスポンス負荷の割合とV2G運用に参加するEVの台数は、異なる主体の収益と負荷安定性に影響を与える。研究により、段階的炭素取引メカニズムによる主要な炭素排出源への強い制約と、V2GとIDRの協調最適化能力を組み合わせることで、低炭素経済目標と複数ステークホルダーの利益を効果的にバランスさせ、複雑なエネルギーシステムの低炭素転換に理論的支援を提供できることが示されている。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

To achieve efficient collaborative operation of a virtual power plant (VPP) under low-carbon and economic goals, A multi-energy coordinated scheduling framework for VPP is proposed. A Stackelberg game model is established with the VPP operator (VPPO) as the leader and the energy supplier operator and user aggregator (UA) as followers. The main contributions include: an electric vehicle (EV) charging/discharging strategy was designed, which ensures its practicality through managed fixed charging/discharging windows and state of charge constraints; concurrently, integrated demand response (IDR) coordinated with Vehicle-to-Grid (V2G) technology via a real-time pricing mechanism to optimize controllable device outputs and shape user consumption. A tiered carbon trading mechanism is further introduced to analyze the game decision-making behavior of each entity under carbon constraints. A VPP in a certain park incorporating renewable energy and combined cooling, heating, and power units is selected as the research case to verify the proposed method. Case simulation results demonstrate that VPPO revenue increases by 17.15%, UA consumer surplus rises by 8.75%, system carbon emissions reduce by 7.75%, and the load peak-valley difference decreases by 57.13%. The proportion of electric demand response load and the number of EVs participating in V2G operations will impact the revenues of different entities and load stability. Studies indicate that the strong constraints of the tiered carbon trading mechanism on major carbon emitters, combined with the collaborative optimization capability of V2G and IDR, can effectively balance low-carbon economic goals and multi-stakeholder interests, providing theoretical support for the low-carbon transformation of complex energy systems.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。