面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型

张艳红; 荆朝霞; 季天瑶; 李晓刚; 吴敏; 陈中阳

doi:10.7500/AEPS20240829003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型

学术研究 | 更新时间：2025-07-14

- 面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型
- Calculation Model of Cross-zonal Medium- and Long-term Net Available Transfer Capability for Maximizing Social Welfare
- 电力系统自动化 2025年49卷第13期页码：93-102
- 作者机构：
  
  1.华南理工大学电力学院，广东省广州市 510641
  2.国家电网有限公司华东分部，上海市 200120
- 作者简介：
  
  张艳红(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：电力市场。E-mail：202220113867@mail.scut.edu.cn
  荆朝霞(1975—)，女，博士，教授，主要研究方向：电力市场、电动汽车、电力系统运行与控制、综合能源系统优化。E-mail：zxjing@scut.edu.cn
  季天瑶(1981—)，女，通信作者，博士，教授，主要研究方向：信号与信息处理及其在电力系统和电力市场中的应用。E-mail：tyji@scut.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家电网公司华东分部科技项目(52080023005)
- DOI：10.7500/AEPS20240829003
  中图分类号：
- 收稿：2024-08-29，
  
  修回：2025-02-20，
  
  网络出版：2025-04-18，
  
  纸质出版：2025-07-10
- 稿件说明：
移动端阅览
张艳红,荆朝霞,季天瑶等.面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型[J].电力系统自动化,2025,49(13):93-102.

ZHANG Yanhong,JING Zhaoxia,JI Tianyao,et al.Calculation Model of Cross-zonal Medium- and Long-term Net Available Transfer Capability for Maximizing Social Welfare[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(13):93-102.
张艳红,荆朝霞,季天瑶等.面向社会福利最大化的跨价区中长期净可用传输能力计算模型[J].电力系统自动化,2025,49(13):93-102. DOI： 10.7500/AEPS20240829003.

ZHANG Yanhong,JING Zhaoxia,JI Tianyao,et al.Calculation Model of Cross-zonal Medium- and Long-term Net Available Transfer Capability for Maximizing Social Welfare[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(13):93-102. DOI： 10.7500/AEPS20240829003.

摘要

为充分发挥电力中长期市场的资源优化配置功能，提出了跨价区中长期净可用传输能力（ATC）的计算模型。中长期交易正式出清前，在通过关键支路ATC计算获得通道耦合的ATC交易可行域的基础上，建立跨价区中长期净ATC计算模型，得到价区间交易解耦的传输功率上限。该模型考虑了各价区发电成本排序典型场景，在实现社会福利最大化的同时，输电通道整体利用率较高。对比分析了所提模型、以某一场景下社会福利最大为优化目标和以总ATC最大为优化目标的3种净ATC计算模型的社会福利及其偏差。通过对改进的IEEE 118节点系统的仿真计算，验证了所提模型的正确性与有效性，以及在中长期交易正式出清前计算跨价区净ATC的必要性。

Abstract

A calculation model of cross-zonal medium- and long-term net available transfer capability (ATC) is proposed to give full play to the optimal allocation of resources in the medium- and long-term electricity market. Before the formal clearing of medium- and long-term transaction

based on the feasible domain of channel-coupled ATC transaction calculated by the ATC of critical branch

a calculation model of cross-zonal medium- and long-term net ATC is established to obtain the upper limit of transmission power for cross-zonal transaction decoupling. This model considers the typical scenarios for generation cost ranking in various price zones

achieving the maximum social welfare while maintaining high overall utilization rates of transmission channels. A comparative analysis is conducted on the social welfare and its deviations of three net ATC calculation models

including the proposed model

the model with the optimization objective of maximizing social welfare in a certain scenario

and the model with the optimization objective of maximizing total ATC. Through the simulation calculation of the modified IEEE 118-bus system

the correctness and effectiveness of the proposed model

as well as the necessity of calculating cross-zonal net ATC before the formal clearing of medium- and long-term transactions are verified.

关键词

Keywords

references

NERC . Available transfer capability definition and determination ［EB/OL］. （ 1996-01-18 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.nerc.com/Pages/default.aspx https://www.nerc.com/Pages/default.aspx .

崔雅莉，别朝红，王锡凡 . 输电系统可用传输能力的研究［J］. 电力自动化设备， 2003 ， 23 （ 4 ）： 70 - 75 .

CUI Yali ， BIE Zhaohong ， WANG Xifan . Study on available transfer capability ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2003 ， 23 （ 4 ）： 70 - 75 .

LEITE DA SILVA A M ， DE CARVALHO COSTA J G ， DA FONSECA MANSO L A ， et al . Transmission capacity： availability， maximum transfer and reliability ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2002 ， 17 （ 3 ）： 843 - 849 .

徐劭翔，苗世洪，周良松 . 跨区域互联电网的可用输电能力计算方法［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 15 ）： 74 - 80 .

XU Shaoxiang ， MIAO Shihong ， ZHOU Liangsong . Calculation method of available transfer capability for cross-regional interconnected power grid ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 15 ）： 74 - 80 .

潘雄，徐国禹 . 基于最优潮流并计及静态电压稳定性约束的区域间可用输电能力计算［J］. 中国电机工程学报， 2004 ， 24 （ 12 ）： 86 - 91 .

PAN Xiong ， XU Guoyu . OPF based ATC calculation with static voltage stability constraints ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2004 ， 24 （ 12 ）： 86 - 91 .

张强，韩学山，徐建政 . 可用输电能力的概率优化决策模型与计算［J］. 电力系统自动化， 2007 ， 31 （ 23 ）： 15 - 18 .

ZHANG Qiang ， HAN Xueshan ， XU Jianzheng . Probabilistic optimal decision-making model and solution for available transfer capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2007 ， 31 （ 23 ）： 15 - 18 .

李庚银，高亚静，周明 . 可用输电能力评估的序贯蒙特卡罗仿真法［J］. 中国电机工程学报， 2008 ， 28 （ 25 ）： 74 - 79 .

LI Gengyin ， GAO Yajing ， ZHOU Ming . Sequential Monte Carlo simulation approach for assessment of available transfer capability ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2008 ， 28 （ 25 ）： 74 - 79 .

默哈莫德·夏班，刘皓明，李卫星，等 . 静态安全约束下基于Benders分解算法的可用传输容量计算［J］. 中国电机工程学报， 2003 ， 23 （ 8 ）： 8 - 12 .

MOHAMED Shaaban ， LIU Haoming ， LI Weixing ， et al . ATC calculation with static security constraints using Benders decomposition ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2003 ， 23 （ 8 ）： 8 - 12 .

刘皓明，严正，倪以信，等 . 快速计算电网可用输电能力的交流灵敏度方法［J］. 电力系统自动化， 2003 ， 27 （ 19 ）： 11 - 15 .

LIU Haoming ， YAN Zheng ， NI Yixin ， et al . An AC power flow based sensitivity method for the fast calculation of available transfer capability ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2003 ， 27 （ 19 ）： 11 - 15 .

孙欣，夏清 . 基于交易空间的可用传输容量计算方法［J］. 电力系统自动化， 2009 ， 33 （ 10 ）： 11 - 15 .

SUN Xin ， XIA Qing . Calculation of available transfer capability in transaction space ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2009 ， 33 （ 10 ）： 11 - 15 .

张小辰，程浩忠， GRIJALVA S ，等 . 一种基于Kron简化的跨区域可用传输能力分布式算法［J］. 电力系统自动化， 2013 ， 37 （ 18 ）： 68 - 74 .

ZHANG Xiaochen ， CHENG Haozhong ， GRIJALVA S ， et al . A distributed computation method for multi-area ATC evaluation based on Kron reduction ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2013 ， 37 （ 18 ）： 68 - 74 .

张粒子，高勇，胡朝阳，等 . 欧洲跨境输电容量分配机制及对我国的启示［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 10 ）： 3972 - 3980 .

ZHANG Lizi ， GAO Yong ， HU Zhaoyang ， et al . European cross-border capacity allocation mechanism and its implications for China ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 10 ）： 3972 - 3980 .

许玉婷，周前，荆朝霞，等 . 欧洲远期跨境输电权机制分析及其对中国的启示［J］. 南方电网技术， 2024 ， 18 （ 1 ）： 38 - 48 .

XU Yuting ， ZHOU Qian ， JING Zhaoxia ， et al . European forward cross-border transmission right mechanism analysis and its enlightenment to China ［J］. Southern Power System Technology ， 2024 ， 18 （ 1 ）： 38 - 48 .

朱一兵，丛野，张粒子，等 . 跨国跨州/跨省跨区输电定价机制及对中国专项工程定价的启示［J］. 电力系统自动化， 2024 ， 48 （ 4 ）： 86 - 100 .

ZHU Yibing ， CONG Ye ， ZHANG Lizi ， et al . Transnational/Interstate and trans-provincial/trans-regional transmission pricing mechanism and its enlightenment for pricing of dedicated projects in China ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2024 ， 48 （ 4 ）： 86 - 100 .

国家发展改革委，国家能源局 . 电力中长期交易基本规则［EB/OL］.（ 2020-06-10 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5532632.htm https://www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5532632.htm .

National Development and Reform Commission ， National Energy Administration . Basic rules for medium- and long-term electricity trading ［EB/OL］. （ 2020-06-10 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5532632.htm https://www.gov.cn/gongbao/content/2020/content_5532632.htm .

周迪雅，冯树海，朱忆宁，等 . 适应我国电力市场环境的可用传输容量（ATC）应用分析及关键问题探讨［J］. 电网技术， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3357 - 3366 .

ZHOU Diya ， FENG Shuhai ， ZHU Yining ， et al . Application analysis and key issues of available transfer capability（ATC） adapted to electricity market environment in China ［J］. Power System Technology ， 2021 ， 45 （ 9 ）： 3357 - 3366 .

魏聪颖，汪旸，徐箭，等 . 面向日内省间电力现货市场的区域电网交易通道可用输电能力优化方法［J］. 电网技术， 2023 ， 47 （ 10 ）： 4255 - 4262 .

WEI Congying ， WANG Yang ， XU Jian ， et al . Optimization of available transfer capability for regional power grids in inter-provincial electricity spot markets ［J］. Power System Technology ， 2023 ， 47 （ 10 ）： 4255 - 4262 .

张林，杨高峰，汪洋，等 . 基于多参数规划理论的互联电网直流联络线功率可行域确定方法［J］. 中国电机工程学报， 2019 ， 39 （ 19 ）： 5763 - 5771 .

ZHANG Lin ， YANG Gaofeng ， WANG Yang ， et al . Determination of the DC tie-line transfer capacity region of the interconnected power grid： a multi-parametric programming approach ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2019 ， 39 （ 19 ）： 5763 - 5771 .

TAN Z F ， ZHONG H W ， WANG J X ， et al . Enforcing intra-regional constraints in tie-line scheduling： a projection-based framework ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2019 ， 34 （ 6 ）： 4751 - 4761 .

ACER . Long-term market flow-based allocation （LTFBA） high-level market design document ［EB/OL］. （ 2021-12-10 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.acer.europa.eu/public-events/acer-workshop-long-term-flow-based-capacity-calculation-and-allocation https://www.acer.europa.eu/public-events/acer-workshop-long-term-flow-based-capacity-calculation-and-allocation .

陈紫颖，荆朝霞，曾鹏骁，等 . 区域电力市场中基于发电转移权重的交易可行域计算模型研究［J］. 电网技术， 2020 ， 44 （ 4 ）： 1290 - 1301 .

CHEN Ziying ， JING Zhaoxia ， ZENG Pengxiao ， et al . Calculation model of feasible domain for regional power market based on generation shift key ［J］. Power System Technology ， 2020 ， 44 （ 4 ）： 1290 - 1301 .

ACER . Development of methodologies related to capacity calculation and allocation in balancing timeframe ［EB/OL］. （ 2020-08-05 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.acer.europa.eu/ https://www.acer.europa.eu/

electricity/market-rules/electricity-balancing/capacity-calculation-

and-allocation .

ACER . Methodology for harmonizing processes for the allocation of cross-zonal capacity for the exchange of balancing capacity or sharing of reserves ［EB/OL］. （ 2023-07-19 ）［ 2024-08-23 ］. https：//www.acer.europa.eu/sites/default/files/documents/Individual%20Decisions_annex/ACER_Decision_11-2023_on_HCZCAM-Annex%20I.pdf https://www.acer.europa.eu/sites/default/files/documents/Individual%20Decisions_annex/ACER_Decision_11-2023_on_HCZCAM-Annex%20I.pdf .

李国庆，唐宝 . 计及发电报价的可用输电能力的计算［J］. 中国电机工程学报， 2006 ， 26 （ 8 ）： 18 - 22 .

LI Guoqing ， TANG Bao . Available transfer capability calculation considering generation bidding in electricity market ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2006 ， 26 （ 8 ）： 18 - 22 .

张昌华，孙荣富，何峰，等 . 计及发电机报价和负荷消费意愿的可用输电能力计算［J］. 电力系统自动化， 2007 ， 31 （ 23 ）： 19 - 23 .

ZHANG Changhua ， SUN Rongfu ， HE Feng ， et al . Available transfer capability assessment considering generation bidding and costumer inclination ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2007 ， 31 （ 23 ）： 19 - 23 .

陈厚合，何旭，姜涛，等 . 计及可中断负荷的电力系统可用输电能力计算［J］. 电力系统自动化， 2017 ， 41 （ 15 ）： 81 - 87 .

CHEN Houhe ， HE Xu ， JIANG Tao ， et al . Available transfer capability calculation of power systems considering interruptible load ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2017 ， 41 （ 15 ）： 81 - 87 .

夏叶，康重庆 . 南方区域月度电力市场中发电企业的报价行为分析与预测［J］. 电网技术， 2008 ， 32 （ 17 ）： 17 - 22 .

XIA Ye ， KANG Chongqing . Bidding behavior analysis and forecast of generation enterprises in monthly electricity market of Southern China power grid ［J］. Power System Technology ， 2008 ， 32 （ 17 ）： 17 - 22 .

GUO H Y ， CHEN Q X ， GU Y X ， et al . A data-driven pattern extraction method for analyzing bidding behaviors in power markets ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2019 ， 11 （ 4 ）： 3509 - 3521 .

GUO H Y ， CHEN Q X ， ZHENG K D ， et al . Forecast aggregated supply curves in power markets based on LSTM model ［J］. IEEE Transactions on Power Systems ， 2021 ， 36 （ 6 ）： 5767 - 5779 .

BOURY J . Methods for the determination of flow-based capacity parameters： description， evaluation and improvements ［J］. Investigative Ophthalmology & Visual Science ， 2014 ， 25 （ 10 ）： 1220 - 1221 .

陈晓东，荆朝霞，郑杰辉，等 . 基于动态煤耗模型的电厂厂级发电负荷调度［J］. 电网技术， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2464 - 2470 .

CHEN Xiaodong ， JING Zhaoxia ， ZHENG Jiehui ， et al . Plant-level generation load dispatch based on dynamic coal consumption model ［J］. Power System Technology ， 2016 ， 40 （ 8 ）： 2464 - 2470 .

荆朝霞 . 电力市场设计：集中模式和分散模式的比较［EB/OL］.（ 2018-07-31 ）［ 2024-08-23 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1607565997226917461&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1607565997226917461&wfr=spider&for=pc .

JING Zhaoxia . Electricity market design： a comparison of centralized model and decentralized mode ［EB/OL］. （ 2018-07-31 ）［ 2024-08-23 ］. https：//baijiahao.baidu.com/s？id=1607565997226917461&wfr=spider&for=pc https://baijiahao.baidu.com/s?id=1607565997226917461&wfr=spider&for=pc .

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

兼容中长期实物合同的日前市场出清模型

考虑现货市场竞价空间的梯级水电站中长期合同电量分解模型

地区间电力市场互联互通相关问题（二）基于双向差价合约的互联互通市场的纳什均衡分析

地区间电力市场互联互通相关问题（一）基本模型与社会福利分析