- 頭條上海電力大學專家提出用知識圖譜的方法，研究電力市場的前沿熱點2022-09-20 作者：邊曉燕、張璐瑤 等 | 來源：《電工技術學報》 | 點擊率：導語我國的電力市場深化改革正處于關鍵階段。目前國內外積累了大量研究成果但缺乏系統性梳理，同時新興研究主題不斷涌現，使得動態追蹤熱點成為難題。知識圖譜能從海量文獻數據中提取出結構化的知識譜系，其可視化圖形又可呈現該領域演進歷程與網絡結構，因此能為電力市場研究的演進軌跡及熱點追蹤提供新的途徑。 上海電力大學電氣工程學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《電工技術學報》上撰文，基于知識圖譜分析近十年國內1495篇、國外5106篇電力市場相關文獻，通過構建市場領域代表性的研究數據集，快速提煉國內外研究軌跡與學術熱點，合成時間線、關鍵詞網絡并將其可視化，探索近十年國內外電力市場研究的演進路徑；對近五年電力市場領域的核心前沿進行分析研究，以突現性和中介中心性衡量圖譜的關鍵點，全方面、多維度地追蹤電力市場的研究熱點。該文的研究成果能夠深刻把握電力市場的熱點與動向，為學者提供一種高效、快速應用的文獻分析方法，具有廣泛的應用前景。
當前國外已形成相對成熟的電力市場，擁有豐富的建設經驗及教訓，例如，美國PJM電力市場實現了系統的集中控制與調度，保障市場的有效運作，其成功經驗值得借鑒。但2021年美國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化中反映為極高的電價，在一定程度上增加了公共風險。
而我國還處于電力市場改革的進程之中，電力市場化進程緩慢，產生過不平衡資金等問題，這表明可再生能源發電的不確定性難以適應滯后的市場機制，新能源去補貼后如何提升市場競爭力成為挑戰。
同時，國內外針對電力市場方面的研究不斷深入，涌現出了大量新興的研究主題，我國學術界對電力市場研究的動態熱點追蹤提出更高的要求。因此有必要對近年來國內外電力市場方面的研究進行系統性梳理，深刻把握研究的熱點與動向，有序推進我國電力市場相關理論的發展。
目前關于電力市場熱點與動向綜述方面，已有許多學者開展研究。有學者歸納了我國八個試點省份現貨市場建設特點和促進可再生能源消納的相關機制。有學者從政治背景、技術條件、市場驅動力、組織機構與電網架構等方面，對比分析歐洲統一電力市場、美國區域電力市場與我國電力市場的建設。有學者總結了各國面向高比例可再生能源電力市場研究的最新成果。
然而，已有的電力市場綜述研究主要基于專家經驗，并結合電力市場發展現狀，從而總結出市場理論的內在演化邏輯。目前，如何利用國內外海量學術文獻，基于數據技術進行文獻綜述與研究熱點追蹤成為難題。
知識圖譜是科學計量學的新方法，為國內外電力市場研究的追蹤熱點提供了新的途徑。與傳統的文獻綜述不同，文獻的知識圖譜能夠從大量的文獻數據中提取篩選結構化的知識序列，進而展現研究熱點的演進歷程、映射知識群體之間的交叉互動，從而實現對熱點和新興趨勢的挖掘。
目前，常見繪制圖譜的工具有CiteSpace等，它為學者提供了一種高效、可重復、快速應用的分析方法，在各個領域都具有應用前景。上海電力大學電氣工程學院的研究人員從文獻的數據分析角度，調研了國內近十年1495篇、國外近十年5106篇電力市場相關文獻。首先提出基于知識圖譜的分析框架以及圖譜合成與解讀；然后基于共詞網絡結構的可視化，從時間維度系統性梳理出近十年發展的演進軌跡，聚焦近五年追蹤熱點，呈現電力市場領域的核心前沿；最后，總結電力市場的研究軌跡與學術熱點。
研究人員指出，電力市場研究具有多領域交叉融合且復雜的特點。知識圖譜是結構化的語義知識庫，其從文本數據中以結構化的方式提取知識，通過相互聯結的關系，構成可視化圖譜的網狀知識結構。針對電力市場研究的知識圖譜分析包括合成圖譜和圖譜解讀，從而獲得演進軌跡和核心前沿，其分析框架如圖1所示。
圖1 知識圖譜分析框架
研究人員利用合成圖譜處理海量的文獻數據，從海量文獻信息中生成共詞矩陣，通過譜聚類降低矩陣維數，利用可視化技術將共詞矩陣可視化為共詞網絡?；趯骄W絡算法或者最小生成樹算法進行網絡簡化，并以聚類模塊值和輪廓值來評估圖譜聚類效果，選擇剪枝后聚類效果最佳的網絡圖譜。
基于文獻網絡，從時間切片和關鍵詞聚類進行圖譜解讀，強化圖譜的可解讀性。時間線圖譜中，劃分并提取集群標簽詞，形成近十年演進路徑；關鍵詞聚類方面，當圖譜節點眾多、連接復雜時以節點的突現性、中介中心性作為識別關鍵節點，把握整個圖譜最核心部分，形成近五年核心前沿。
研究人員最后總結認為：
1）國內的演進軌跡和核心前沿：商業模式為研究軌跡中連接最多的節點，商業模式的探索例如規?；植际絻δ芴峁┹o助服務的自盈利模式等。輔助服務為近五年突現強度最高的關鍵詞，其交易品種中廣泛應用的有深度調峰，在此環節加強以需求響應為代表的靈活性資源的主動參與市場。主動配電網是中介中心性最高的關鍵詞，借助區塊鏈的存儲技術優化交易策略；魯棒優化等算法的應用場景應考慮規劃與運行相結合的優化配置；高比例可再生能源的電力市場，應更多考慮以電動汽車為代表的產消者參與能量交易市場的商業模式。
2）國外的演進軌跡和核心前沿：純能源市場稀缺電價導致系統成本增加，容量市場成為熱點；同時，去中心化的市場機制設計仍在實行與探索中。在電價預測方面發展迅猛，在此領域中，機器學習算法仍具有研究價值；聚合商是中介中心性最高的關鍵詞，以虛擬電廠、電動汽車為代表的聚合商，鼓勵其主動為電網提供靈活性。
3）針對電力市場領域的發展前沿，提供了一種基于知識圖譜的可重復、系統化方法來刻畫研究領域的發展歷程，可廣泛應用于各個研究領域。可視化圖譜從視覺分析角度呈現領域專業的進化階段；利用視覺編碼中賦予的節點權重-中介中心性、突現性可識別專業領域的關鍵核心。
本文編自2022年第11期《電工技術學報》，論文標題為“基于知識圖譜的國內外電力市場研究綜述”。本課題得到了國家自然科學基金和上海市科學技術委員會資助項目的支持。
