电力系统资源充足性评估新范式：应对高不确定性时代电网可靠性的研究进展

《IEEE Transactions on Energy Markets, Policy and Regulation》：Electric grid reliability in an era of unprecedented uncertainty: a review of advances in electric sector resource adequacy assessment and planning

本文针对电力系统资源充足性(RA)评估方法滞后于能源转型带来的新型风险挑战，系统梳理了现代RA评估的七大关键要素（时序模拟、精细化指标、灵活负荷建模等）和边际有效负载承载能力(Marginal ELCC)认证方法，通过对全球主要电网运营商的实践对比，揭示行业进展与差距，为构建适应高比例可再生能源的可靠性管理框架提供理论支撑与实践路径。

　　

随着全球能源转型加速推进，电力系统正经历前所未有的变革。风电、光伏等波动性可再生能源大规模并网，电动汽车、数据中心等新型负荷快速增长，加之气候变化引发的极端天气事件频发，传统基于热电机组停运概率和刚性负荷预测的资源充足性评估方法已难以应对新型风险。近年来，美国得州2021年大停电、加州2020年轮停事件等多起重大事故警示我们：电力供应短缺的诱因已从单纯的容量不足转向能源时空分布失衡、灵活调节资源短缺等复杂因素。这种范式转移催生了对资源充足性评估方法论进行系统性革生的迫切需求。

发表于《IEEE Transactions on Energy Markets, Policy and Regulation》的综述论文《Electric grid reliability in an era of unprecedented uncertainty: a review of advances in electric sector resource adequacy assessment and planning》首次全面整合了学术界与工业界在资源充足性领域的前沿探索。该研究由全球电力系统转型联盟组织多国专家团队，通过系统分析近年来的学术文献与行业报告，构建了包含七大核心要素的现代RA评估框架，并提出以边际有效负载承载能力为核心的资源认证新方法。研究团队进一步调研了北美、欧洲、澳洲等8个主要电力市场的现行实践，通过对比分析揭示了行业实施进展与关键差距，为推动全球电网可靠性管理体系的迭代升级提供了重要参考基准。

研究人员主要采用文献计量分析法系统梳理了2018-2025年间发表的权威学术论文与行业技术报告，重点聚焦三个方面的方法论创新：一是构建多维度评估指标体系，在传统LOLE基础上引入EUE、LOLH等量化指标；二是开发时序蒙特卡洛模拟技术，通过多气象年序列分析捕获资源间的天气相关性；三是建立边际ELCC动态计算模型，采用等效 firm capacity 概念解决可再生能源容量认证难题。针对气候非平稳性挑战，研究还创新性地提出基于气候模型调整历史气象数据的校正方法。

现代RA评估的七大核心要素

通过对比分析发现，现代RA评估必须包含七大关键要素：时序模拟能够准确刻画储能和需求响应等能量受限资源的运行特性；精细化指标可同时评估缺电事件的频率、持续时间和严重程度；灵活负荷建模将需求侧资源纳入可靠性保障体系；输电网络与外部互联模型反映区域间支援能力；运行细节模拟包含机组组合与预测误差的不确定性；气候调整方法应对未来气象条件变化；应力测试则针对低概率高影响事件进行预案评估。这七大要素共同构成了应对高不确定性环境的评估方法论基础。

边际ELCC认证机制的优势与挑战

研究证实，边际有效负载承载能力方法相比传统UCAP更能准确反映可再生能源在系统缺电时段的实际贡献。其核心原理是通过计算资源加入系统后所能承载的额外负荷量，动态评估其可靠性价值。然而在实际应用中，边际ELCC存在显著的"鸡生蛋"问题——资源认证值取决于最终形成的资源结构，而市场出清又需要预先确定认证值。针对这一难题，研究建议采用多维ELCC曲面或直接整合压力时段到容量扩展模型等创新方法。

行业实践与学术理想的差距分析

通过对CPUC、PJM、ISO-NE等8个机构的调研发现，行业在时序模拟、灵活负荷建模等基础领域已较好落实学术共识，但在输电约束精细化建模、运行不确定性模拟、气候调整和应力测试等高级应用层面仍存在明显滞后。特别值得注意的是，所有被调研机构都未能完全实施全部七大最佳实践，其中ISO-NE因全面引入气候模型调整而表现最为突出，而SPP在灵活负荷建模方面的缺失则暴露了区域差异。

研究结论强调，资源充足性评估正处于方法论转型的关键时期。传统以热电机组为核心、以峰值负荷为基准的评估体系必须向多时间尺度、多风险维度、多资源协同的新型框架演进。该论文提出的七大要素评估体系为行业提供了明确的技术升级路径，而边际ELCC认证机制则为解决可再生能源容量价值量化难题提供了可行方案。尽管行业实践仍存在部分滞后，但近年来各主要电力市场已展现出加速追赶的趋势。未来研究应重点攻克气候非平稳性建模、应力测试规范化集成、新兴资源可靠性贡献量化等挑战，为构建适应碳中和目标的电力系统可靠性管理体系奠定理论基础。