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  • 頭條上海電力大學(xué)專(zhuān)家提出用知識(shí)圖譜的方法,研究電力市場(chǎng)的前沿?zé)狳c(diǎn)
    2022-09-20 作者:邊曉燕、張璐瑤 等  |  來(lái)源:《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》  |  點(diǎn)擊率:
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    導(dǎo)語(yǔ)我國(guó)的電力市場(chǎng)深化改革正處于關(guān)鍵階段。目前國(guó)內(nèi)外積累了大量研究成果但缺乏系統(tǒng)性梳理,同時(shí)新興研究主題不斷涌現(xiàn),使得動(dòng)態(tài)追蹤熱點(diǎn)成為難題。知識(shí)圖譜能從海量文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中提取出結(jié)構(gòu)化的知識(shí)譜系,其可視化圖形又可呈現(xiàn)該領(lǐng)域演進(jìn)歷程與網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),因此能為電力市場(chǎng)研究的演進(jìn)軌跡及熱點(diǎn)追蹤提供新的途徑。 上海電力大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員邊曉燕、張璐瑤、周波、徐波、林順富,在2022年第11期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》上撰文,基于知識(shí)圖譜分析近十年國(guó)內(nèi)1495篇、國(guó)外5106篇電力市場(chǎng)相關(guān)文獻(xiàn),通過(guò)構(gòu)建市場(chǎng)領(lǐng)域代表性的研究數(shù)據(jù)集,快速提煉國(guó)內(nèi)外研究軌跡與學(xué)術(shù)熱點(diǎn),合成時(shí)間線(xiàn)、關(guān)鍵詞網(wǎng)絡(luò)并將其可視化,探索近十年國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)研究的演進(jìn)路徑;對(duì)近五年電力市場(chǎng)領(lǐng)域的核心前沿進(jìn)行分析研究,以突現(xiàn)性和中介中心性衡量圖譜的關(guān)鍵點(diǎn),全方面、多維度地追蹤電力市場(chǎng)的研究熱點(diǎn)。該文的研究成果能夠深刻把握電力市場(chǎng)的熱點(diǎn)與動(dòng)向,為學(xué)者提供一種高效、快速應(yīng)用的文獻(xiàn)分析方法,具有廣泛的應(yīng)用前景。

    當(dāng)前國(guó)外已形成相對(duì)成熟的電力市場(chǎng),擁有豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn),例如,美國(guó)PJM電力市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的集中控制與調(diào)度,保障市場(chǎng)的有效運(yùn)作,其成功經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。但2021年美國(guó)德州遭受極端天氣造成大面積停電,電力供需的極端不平衡在高度市場(chǎng)化中反映為極高的電價(jià),在一定程度上增加了公共風(fēng)險(xiǎn)。

    而我國(guó)還處于電力市場(chǎng)改革的進(jìn)程之中,電力市場(chǎng)化進(jìn)程緩慢,產(chǎn)生過(guò)不平衡資金等問(wèn)題,這表明可再生能源發(fā)電的不確定性難以適應(yīng)滯后的市場(chǎng)機(jī)制,新能源去補(bǔ)貼后如何提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力成為挑戰(zhàn)。

    同時(shí),國(guó)內(nèi)外針對(duì)電力市場(chǎng)方面的研究不斷深入,涌現(xiàn)出了大量新興的研究主題,我國(guó)學(xué)術(shù)界對(duì)電力市場(chǎng)研究的動(dòng)態(tài)熱點(diǎn)追蹤提出更高的要求。因此有必要對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)方面的研究進(jìn)行系統(tǒng)性梳理,深刻把握研究的熱點(diǎn)與動(dòng)向,有序推進(jìn)我國(guó)電力市場(chǎng)相關(guān)理論的發(fā)展。

    目前關(guān)于電力市場(chǎng)熱點(diǎn)與動(dòng)向綜述方面,已有許多學(xué)者開(kāi)展研究。有學(xué)者歸納了我國(guó)八個(gè)試點(diǎn)省份現(xiàn)貨市場(chǎng)建設(shè)特點(diǎn)和促進(jìn)可再生能源消納的相關(guān)機(jī)制。有學(xué)者從政治背景、技術(shù)條件、市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力、組織機(jī)構(gòu)與電網(wǎng)架構(gòu)等方面,對(duì)比分析歐洲統(tǒng)一電力市場(chǎng)、美國(guó)區(qū)域電力市場(chǎng)與我國(guó)電力市場(chǎng)的建設(shè)。有學(xué)者總結(jié)了各國(guó)面向高比例可再生能源電力市場(chǎng)研究的最新成果。

    然而,已有的電力市場(chǎng)綜述研究主要基于專(zhuān)家經(jīng)驗(yàn),并結(jié)合電力市場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀,從而總結(jié)出市場(chǎng)理論的內(nèi)在演化邏輯。目前,如何利用國(guó)內(nèi)外海量學(xué)術(shù)文獻(xiàn),基于數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行文獻(xiàn)綜述與研究熱點(diǎn)追蹤成為難題。

    知識(shí)圖譜是科學(xué)計(jì)量學(xué)的新方法,為國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)研究的追蹤熱點(diǎn)提供了新的途徑。與傳統(tǒng)的文獻(xiàn)綜述不同,文獻(xiàn)的知識(shí)圖譜能夠從大量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)中提取篩選結(jié)構(gòu)化的知識(shí)序列,進(jìn)而展現(xiàn)研究熱點(diǎn)的演進(jìn)歷程、映射知識(shí)群體之間的交叉互動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熱點(diǎn)和新興趨勢(shì)的挖掘。

    目前,常見(jiàn)繪制圖譜的工具有CiteSpace等,它為學(xué)者提供了一種高效、可重復(fù)、快速應(yīng)用的分析方法,在各個(gè)領(lǐng)域都具有應(yīng)用前景。上海電力大學(xué)電氣工程學(xué)院的研究人員從文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)分析角度,調(diào)研了國(guó)內(nèi)近十年1495篇、國(guó)外近十年5106篇電力市場(chǎng)相關(guān)文獻(xiàn)。首先提出基于知識(shí)圖譜的分析框架以及圖譜合成與解讀;然后基于共詞網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的可視化,從時(shí)間維度系統(tǒng)性梳理出近十年發(fā)展的演進(jìn)軌跡,聚焦近五年追蹤熱點(diǎn),呈現(xiàn)電力市場(chǎng)領(lǐng)域的核心前沿;最后,總結(jié)電力市場(chǎng)的研究軌跡與學(xué)術(shù)熱點(diǎn)。

    研究人員指出,電力市場(chǎng)研究具有多領(lǐng)域交叉融合且復(fù)雜的特點(diǎn)。知識(shí)圖譜是結(jié)構(gòu)化的語(yǔ)義知識(shí)庫(kù),其從文本數(shù)據(jù)中以結(jié)構(gòu)化的方式提取知識(shí),通過(guò)相互聯(lián)結(jié)的關(guān)系,構(gòu)成可視化圖譜的網(wǎng)狀知識(shí)結(jié)構(gòu)。針對(duì)電力市場(chǎng)研究的知識(shí)圖譜分析包括合成圖譜和圖譜解讀,從而獲得演進(jìn)軌跡和核心前沿,其分析框架如圖1所示。

    圖1 知識(shí)圖譜分析框架

    研究人員利用合成圖譜處理海量的文獻(xiàn)數(shù)據(jù),從海量文獻(xiàn)信息中生成共詞矩陣,通過(guò)譜聚類(lèi)降低矩陣維數(shù),利用可視化技術(shù)將共詞矩陣可視化為共詞網(wǎng)絡(luò)。基于尋徑網(wǎng)絡(luò)算法或者最小生成樹(shù)算法進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化,并以聚類(lèi)模塊值和輪廓值來(lái)評(píng)估圖譜聚類(lèi)效果,選擇剪枝后聚類(lèi)效果最佳的網(wǎng)絡(luò)圖譜。

    基于文獻(xiàn)網(wǎng)絡(luò),從時(shí)間切片和關(guān)鍵詞聚類(lèi)進(jìn)行圖譜解讀,強(qiáng)化圖譜的可解讀性。時(shí)間線(xiàn)圖譜中,劃分并提取集群標(biāo)簽詞,形成近十年演進(jìn)路徑;關(guān)鍵詞聚類(lèi)方面,當(dāng)圖譜節(jié)點(diǎn)眾多、連接復(fù)雜時(shí)以節(jié)點(diǎn)的突現(xiàn)性、中介中心性作為識(shí)別關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),把握整個(gè)圖譜最核心部分,形成近五年核心前沿。

    研究人員最后總結(jié)認(rèn)為:

    1)國(guó)內(nèi)的演進(jìn)軌跡和核心前沿:商業(yè)模式為研究軌跡中連接最多的節(jié)點(diǎn),商業(yè)模式的探索例如規(guī)?;植际絻?chǔ)能提供輔助服務(wù)的自盈利模式等。輔助服務(wù)為近五年突現(xiàn)強(qiáng)度最高的關(guān)鍵詞,其交易品種中廣泛應(yīng)用的有深度調(diào)峰,在此環(huán)節(jié)加強(qiáng)以需求響應(yīng)為代表的靈活性資源的主動(dòng)參與市場(chǎng)。主動(dòng)配電網(wǎng)是中介中心性最高的關(guān)鍵詞,借助區(qū)塊鏈的存儲(chǔ)技術(shù)優(yōu)化交易策略;魯棒優(yōu)化等算法的應(yīng)用場(chǎng)景應(yīng)考慮規(guī)劃與運(yùn)行相結(jié)合的優(yōu)化配置;高比例可再生能源的電力市場(chǎng),應(yīng)更多考慮以電動(dòng)汽車(chē)為代表的產(chǎn)消者參與能量交易市場(chǎng)的商業(yè)模式。

    2)國(guó)外的演進(jìn)軌跡和核心前沿:純能源市場(chǎng)稀缺電價(jià)導(dǎo)致系統(tǒng)成本增加,容量市場(chǎng)成為熱點(diǎn);同時(shí),去中心化的市場(chǎng)機(jī)制設(shè)計(jì)仍在實(shí)行與探索中。在電價(jià)預(yù)測(cè)方面發(fā)展迅猛,在此領(lǐng)域中,機(jī)器學(xué)習(xí)算法仍具有研究?jī)r(jià)值;聚合商是中介中心性最高的關(guān)鍵詞,以虛擬電廠、電動(dòng)汽車(chē)為代表的聚合商,鼓勵(lì)其主動(dòng)為電網(wǎng)提供靈活性。

    3)針對(duì)電力市場(chǎng)領(lǐng)域的發(fā)展前沿,提供了一種基于知識(shí)圖譜的可重復(fù)、系統(tǒng)化方法來(lái)刻畫(huà)研究領(lǐng)域的發(fā)展歷程,可廣泛應(yīng)用于各個(gè)研究領(lǐng)域??梢暬瘓D譜從視覺(jué)分析角度呈現(xiàn)領(lǐng)域?qū)I(yè)的進(jìn)化階段;利用視覺(jué)編碼中賦予的節(jié)點(diǎn)權(quán)重-中介中心性、突現(xiàn)性可識(shí)別專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的關(guān)鍵核心。

    本文編自2022年第11期《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》,論文標(biāo)題為“基于知識(shí)圖譜的國(guó)內(nèi)外電力市場(chǎng)研究綜述”。本課題得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)資助項(xiàng)目的支持。