可用输电能力计算与分配方法：研究进展、实践综述与未来展望

创新点

1. 将计算模型与分配机制、市场模式作为耦合整体进行分析，突破传统综述只聚焦ATC计算模型的局限。
2. 系统梳理前沿计算方法、建模技术及实践进展。
3. 横向对比典型跨区域电力市场的ATC计算与分配机制。
4. 揭示各市场机制选择背后的制度逻辑，特别是输电定价机制。
5. 结合我国多层级跨区域市场建设实际，分区提出优化建议。

研究背景

全国统一电力市场建设加速，跨区域市场在省间、跨区跨省、跨电网经营区三个维度取得突破，如南方区域电力市场转入连续结算试运行、跨区跨省中长期交易实施细则修订实施。ATC计算与分配机制直接影响输电通道利用效率，但现有综述多聚焦计算模型，缺乏对机制的横向比较及其与市场模式的耦合关系分析。

研究内容

1. 可用输电能力的概念和理论框架
   梳理北美NERC与欧洲ETSO的标准化定义，明确本文ATC定义：基于任意两节点或区域的剩余可交易输电功率，区分于单条线路剩余容量。ATC计算考虑拓扑、源荷分布、安全约束与既有交易，确定剩余可交易容量；ATC分配则在计算结果范围内按机制分配容量。

2. ATC的基本计算模型与方法综述
   现有研究重点在于速度与准确性的权衡。

3. 多层级跨区域ATC计算模型研究
   基于发电转移因子(GSK)：简化内部要素换取效率，需按市场特性选择或创新GSK方法减小误差；基于联络线功率可行域：增加成本换取精度。

4. 国内外典型电力市场机制研究综述
   现有研究局限于单一市场，缺乏横向对比及机制本质剖析。

5. 四大典型市场现行机制总结与对比
   分析PJM、欧洲、国网、南网的机制差异及其制度背景与市场模式关联。

结论

1. ATC计算方法研究核心：确定性模型适用于确定性场景，概率性模型与智能算法模型是未来研究重点，需在速度与精度间寻找平衡，并关注模型可扩展性与结果可解释性。
2. 市场机制差异根源：PJM的全电量申报、集中优化出清模式与欧洲基于物理合约交易的差异导致集中/分散分配并存；欧洲价区结构推动从基于NTC向FB过渡；国网采用路径映射方法匹配“按通道收费定价机制”；南网通过“交易成分+PTDF”创新衔接出清模型与输电定价。
3. 我国ATC计算与分配机制建议：
   • 国网区域：保持定价模式稳定前提下逐步提升ATC计算精度，采取多阶段实施方案避免利益剧烈变动。
   • 南网区域：在“交易成分”机制基础上引入输电权机制，释放优化空间提升通道利用率。
   • 整体层面：从输电管理体系视角协同设计计算与分配机制，探索更灵活的跨区ATC分配机制，平衡多元利益。

后续研究方向

• 学术研究：优化概率性模型与智能算法模型，适应高比例可再生能源带来的不确定性，并关注模型可扩展性与结果可解释性；深入发掘GSK误差来源、优化可行域方法。
• 市场实践：推进ATC计算与分配机制的协同设计；细化市场区域划分、关键支路选择等参数测算；探索更灵活的跨区ATC分配机制，推动跨省区交易与现货市场高效衔接。

团队介绍

华南理工大学“智能能源网及其自动化”团队长期从事计算机智能与交叉学科在电力和能源系统的研究，发表SCI论文430余篇、英文专著5本，授权专利50余项，具有重要行业影响。

作者简介

季天瑶，教授，华南理工大学电力学院电力工程系副主任，IEEE高级会员，中国电机工程学会高级会员，主持国家级项目2项、省部级项目4项，发表SCI论文110余篇，获授权发明专利40余件，出版专著1本、中英对照教材1本。