This paper advocates for a progressive rethinking of the day-ahead/intra-day power system security management practice in the low-carbon energy transition era. As a starting point, the need for coordination between multi-area transmission system operators in order to efficiently exploit the value of grid flexibility towards operating the low-carbon, multi-area power system securely and economically is emphasized. On this basis, the core proposal of this paper is the adoption of a new approach to day-ahead/intra-day multi-area power system security management, inspired by the principles of cooperative game theory. The proposed approach relies on counterfactual analysis to evaluate the (positive and/or negative) impact of each distinctive control area to the common security of the multi-area system, thus providing clear economic incentives to achieve the required coordination. This proposal is not a marginal approach and notably facilitates the integration of more detailed physical modelling (including the non-convexities of the power system) in the inter-TSO settlement of the multi-area interconnected system security management cost. The proposed framework allows some level of subsidiarity and the definition of hedging products to cover ex-post costs. Further from the blueprint of the proposed approach, the paper presents a demonstrative implementation in the context of static N-1 security management and discusses prominent research and development pathways in order to progressively put such vision into practice.

This article is part of the theme issue ‘The mathematics of energy systems’.

本文主张对低碳能源转型时代的日前/日内电力系统安全管理实践进行渐进式反思。首先，强调需要多区域输电系统运营商之间进行协调，以有效利用电网灵活性的价值，以安全、经济地运行低碳、多区域电力系统。在此基础上，本文的核心建议是采用一种新的方法来进行日前/日内多区域电力系统安全管理，其灵感来自合作博弈论的原则。提议的方法依赖于反事实分析来评估每个独特控制区域对多区域系统的共同安全的（正面和/或负面）影响，从而提供明确的经济激励措施以实现所需的协调。该提议不是一种边缘方法，并且显着促进了在多区域互连系统安全管理成本的跨 TSO 结算中更详细的物理建模（包括电力系统的非凸性）的集成。拟议的框架允许一定程度的辅助性和对冲产品的定义以涵盖事后成本。进一步从所提议方法的蓝图出发，本文提出了静态 N-1 安全管理背景下的示范性实施，并讨论了突出的研究和开发途径，以逐步将这种愿景付诸实践。该提议不是一种边缘方法，并且显着促进了在多区域互连系统安全管理成本的跨 TSO 结算中更详细的物理建模（包括电力系统的非凸性）的集成。拟议的框架允许一定程度的辅助性和对冲产品的定义以涵盖事后成本。进一步从所提议方法的蓝图出发，本文提出了静态 N-1 安全管理背景下的示范性实施，并讨论了突出的研究和开发途径，以逐步将这种愿景付诸实践。该提议不是一种边缘方法，并且显着促进了在多区域互连系统安全管理成本的跨 TSO 结算中更详细的物理建模（包括电力系统的非凸性）的集成。拟议的框架允许一定程度的辅助性和对冲产品的定义以涵盖事后成本。进一步从所提议方法的蓝图出发，本文提出了静态 N-1 安全管理背景下的示范性实施，并讨论了突出的研究和开发途径，以逐步将这种愿景付诸实践。拟议的框架允许一定程度的辅助性和对冲产品的定义以涵盖事后成本。进一步从所提出的方法的蓝图出发，本文提出了静态 N-1 安全管理背景下的示范实施，并讨论了突出的研究和开发途径，以逐步将这种愿景付诸实践。拟议的框架允许一定程度的辅助性和对冲产品的定义以涵盖事后成本。进一步从所提议方法的蓝图出发，本文提出了静态 N-1 安全管理背景下的示范性实施，并讨论了突出的研究和开发途径，以逐步将这种愿景付诸实践。

这篇文章是主题问题“能量系统的数学”的一部分。