基于Benders分解的电力系统高效时序生产模拟方法

张觊凡; 施啸寒; 张恒旭

doi:10.7500/AEPS20250821006

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基于Benders分解的电力系统高效时序生产模拟方法

更新时间：2026-10-26

- 基于Benders分解的电力系统高效时序生产模拟方法
- Highly-efficient Time-sequential Production Simulation Method for Power System Based on Benders Decomposition
- 电力系统自动化 2026年页码：1-16
- 作者机构：
  
  山东大学电气工程学院，山东省济南市 250061
- 作者简介：
  
  张觊凡(2001—)，女，硕士研究生，主要研究方向：新型电力系统规划与运行。E-mail：202334793@mail.sdu.edu.cn
  施啸寒(1986—)，男，通信作者，博士，副教授，主要研究方向：电力系统高效精细化生产模拟方法。E-mail：shixh@sdu.edu.cn
  张恒旭(1975—)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：电力系统稳定性分析与控制，人工智能在电力系统中的应用。E-mail：zhanghx@sdu.edu.cn
- 基金信息：
  
  智能电网重大专项（2030）资助项目(2024ZD0801100)
- DOI：10.7500/AEPS20250821006
  中图分类号：
- 收稿：2025-08-21，
  
  修回：2026-03-26，
  
  网络首发：2026-07-16，
- 稿件说明：
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张觊凡,施啸寒,张恒旭.基于Benders分解的电力系统高效时序生产模拟方法[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250821006.

ZHANG Jifan,SHI Xiaohan,ZHANG Hengxu.Highly-efficient Time-sequential Production Simulation Method for Power System Based on Benders Decomposition[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250821006.
张觊凡,施啸寒,张恒旭.基于Benders分解的电力系统高效时序生产模拟方法[J/OL].电力系统自动化, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250821006. DOI：

ZHANG Jifan,SHI Xiaohan,ZHANG Hengxu.Highly-efficient Time-sequential Production Simulation Method for Power System Based on Benders Decomposition[J/OL].Automation of Electric Power Systems, http://dx.doi.org/10.7500/AEPS20250821006. DOI：

摘要

针对高比例可再生能源并网背景下时序生产模拟的维度爆炸和求解效率瓶颈问题，提出一种基于改进Benders分解的求解框架，以实现高比例风光电源场景下新型电力系统的高效时序生产模拟。首先，构建源网荷储多元协同的时序生产模拟模型；然后，基于机组运行经济性，对离散决策变量进行初步压缩；进一步，构建双层嵌套Benders分解框架，外层解耦为网络越限校验与源荷储出力优化2个子问题，内层分解为机组启停决策和连续出力优化2个子问题，并结合线性松弛近似最优解实现寻优空间的二次压缩；最后，通过系统功率转移分布因子矩阵构造割平面，以保证迭代收敛。基于某省级电网90节点系统的算例分析表明，所提方法可在提升时序生产模拟速度的同时保证求解质量。

Abstract

To address the dimensional explosion and computational efficiency bottlenecks in time-sequential production simulation under the background of integrating high-proportion renewable energy into the grid

an efficient solution framework based on the improved Benders decomposition is proposed to achieve highly-efficient sequential production simulation for new power systems with high-proportion wind and solar power sources. Firstly

a time-sequential production simulation model considering the multi-resource coordination among source

grid

load

and energy storage is constructed. Then

a preliminary compression of discrete decision variables is performed based on the operation economy efficiency of generating units. Furthermore

a bi-level nested Benders decomposition framework is constructed

in which the outer level is decoupled into two sub-problems of transmission limit violation checking and source-load-storage output optimization

while the inner level is separated into two sub-problems of unit start-up and shut-down decisions and continuous output optimization. Meanwhile

a secondary compression of the optimal search space is realized by incorporating linear relaxation near-optimal solutions. Finally

cutting planes are constructed through the power transfer distribution factor matrix of system to ensure iterative convergence. A case study based on a specific 90-bus provincial power grid system demonstrates that the proposed method can increase sequential production simulation speed while maintaining solution quality.

关键词

Keywords

references

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