上海电力大学卞小燕教授在2022年第11期《电气技术》杂志上撰文，以近十年国内1495篇、国外5106篇电力市场相关文献为研究对象。基于大数据图谱分析方法，从海量文献数据中提取结构化的知识谱系，以可视化图形的方式呈现该领域的演化过程和网络结构，为电力市场研究的演化轨迹和热点追踪提供了新的途径。研究成果可以深入把握电力市场的热点和趋势，为学者提供高效快捷的应用文献分析方法，具有广阔的应用前景。
中国电力市场演进轨迹与核心前沿:商业模式是研究轨迹中连接最多的节点，商业模式的探索，如大型分布式储能提供辅助服务的自盈利模式等。服务是近五年来强度最高的关键词，在其交易品种中，深度调峰应用广泛。在这个环节中，应该加强以需求响应为代表的柔性资源积极参与市场。主动分销网络是中介中心性最高的关键词，借助区块链存储技术优化交易策略；鲁棒算法的应用场景应考虑规划与运行相结合的最优配置；在可再生能源比例较高的电力市场中，应更多考虑以电动汽车为代表的生产者和消费者参与能源交易市场的商业模式。
1国内电力市场的演变轨迹
本部分以“主题SU =，文献来源:，时间跨度=2011-2020”为索引，以中国知网CNKI中与电力市场相关的共1495篇文章为基础，梳理了国内电力市场的研究演进轨迹。根据一年时间间隔内的数据，构建各个独立的时间片网络，将这些独立的网络整合起来，形成随时间演化的轨迹。单个时间片的网络结构如表1所示。
以2020年的单切片网络为例，515个代表2020年影响力的g-index指数在12以上的代表性文献集合，形成一个81个节点，132个连接的单年度切片网络。
表1 电力市场切片网络结构整合单一时间网络构成了近十年来国内电力市场研究的关键词演变路径。它从时间维度描述了知识进化的观点，描述了集群之间的关系和集群的历史跨度，显示了知识群之间的更新和相互影响。其中横轴为研究时间，纵轴为依次排列划分的知识簇。每个聚类的变化轨迹由包括时间轴在内的演化路径显示。本节得到17个聚类，用1.3节提到的对数似然比算法提取聚类的标签字，显示在聚类号后。选择0号~ 4号进行显示，如图1所示。
在知识图谱中，划分的聚类结构的特征维度包括尺度、等高线值、代表年份和标签词。用簇大小0~8分析簇结构特征，如图2所示。关键词:一个集群中成员数量多，意味着集群规模大，更具代表性。聚类轮廓值接近1，说明聚类相似度高。从图2可以看出，有20多个集群，具有代表性；只有6号聚类的轮廓值较低，其他聚类的轮廓值都接近于1，说明同一个关键词聚类具有较高的同质性和相似性。
图2 集群结构特征接下来以星团1为例解读演化路径的时间轴，其演化轨迹如图3所示。按照年份对应集群中的节点，依次递进解释节点。关键词包含了筛选后最相关的文献数据，从而展现研究轨迹的演变。
图3 1号集群演进轨迹应用场景:探索市场机制促进新能源消费。比如去中心化的市场机制，可以充分体现成员之间的良性竞争；泛电力物联网下的挑战更多，如“边缘云”计算架构、区块链去中心化等。
市场主体:参与主体由分布式能源向多能源耦合转变。分布式能源的管理涉及虚拟电厂、微电网等主要管理方式。商业虚拟电厂的运行机制是目前研究的难点，可以考虑加入辅助服务等交易品种。储电与风电场联动参与调峰辅助服务，促进消纳弃风；发展了考虑控制因素的交互能量机制，实现系统能量交互，采用分布式调度弥补信息不对称。此外，调峰辅助服务市场应充分发挥火电等传统发电商的深度调峰效益，以灵活性和稳定性激发市场成员积极参与调峰。
政策机制:商业模式节点同时连接市场机制、分布式能源、泛在电力物联网等集群一号的节点，推动市场改革根植于商业模式的探索。比如提供辅助服务的大规模分布式储能的自盈利模式和合作共赢的共享储能模式等。借鉴北欧、美国市场机制建设的先进经验，结合国情、因地制宜，在能源转型阶段构建中国特色的电力市场顶层设计，调峰辅助服务也是中国特色的交易品种。
2国内电力市场的核心前沿
本节数据来源于中国知网近五年收录的896篇与电力市场相关的文章。结合地图剪枝，选择路由网络算法或最小生成树算法对生成的单年网络或综合网络进行切割简化，结果如表2所示。比较四种方法的综合聚类效果可以看出，用寻路网络算法切割单年网络的效果最好。
表2 不同聚类裁剪算法效果对比1)关键词网络图
修剪后，优化后的关键词网络图如图4所示。节点组成的树轮大小表示每年的被引频次，高频的热门关键词有现货市场、辅助服务、需求响应。以现货市场节点为例，梳理节点及其连接关系。
图4 关键词网络图谱现货市场节点和连接如图5所示。从连接关系可以看出，目前现货市场存在费用不均衡、与中长期市场连接、串通投标等问题。这些问题归根结底在于市场机制不成熟，而市场机制中的一个重要环节就是电价的机制设计。
大致可以分为两种思路:①采用新方法的传统定价模型，如采用多智能体强化学习来确定节点的边际电价；②新的定价模型仍处于探索阶段，如凸包定价模型。此外，新兴的交易品种包括金融输电权，金融产品的衍生品更能还原电力的商品属性。
图5 现货市场节点从这个角度来看，任何感兴趣的节点都可以在知识图谱中进行选择和分析。这种方法主观性强，在节点多、连接复杂的情况下，很难抓住整个地图的核心部分。接下来，从节点权重的角度，检测地图的关键核心节点，从而捕捉到与电力市场相关的核心前沿。
2)关键核心节点
结合节点权重的计算，通过度量涌现中心性和中间中心性来检测关键节点并反映在地图中。在知识图谱中，显著性用节点中心的红色参考环表示，中间中心性用节点最外围的粉色参考环表示。
1)紧急节点
在最短持续时间为1年的情况下，发现了12个新词，结果如表3所示。黑色方块对应的是从2016年到2020年的时间线中出现的年份。
表3 关键节点-突现词表从表3可以看出，能源互联网和电力市场改革是研究背景的出现。在此背景下，针对综合能源系统能源市场的实施，参与市场的服务商行为决策和多能源耦合的网络阻塞管理仍在研究中。同时，电力市场化改革出现的时间与中央政府发布《关于进一步深化电力体制改革的文件》的时间不谋而合。此外，涌现还体现在市场主体、交易品种、应用场景等方面。
以辅助服务为代表的交易品种是近五年来强度最高的关键词，包括调频、深调峰在内的交易品种连续三年不断涌现，表明电力市场对辅助服务的研究仍在探索中。所以以这个节点为例，追溯到网络图，进行分析。该图如图6所示。
图6 辅助服务节点从网络图中的辅助服务节点及其连接可以看出，分布式发电凭借其灵活的调节性成为辅助服务市场的核心成员。如何整合其灵活性，挖掘潜在的市场力量，仍需进一步探索。深度调峰在交易中应用广泛。在这个过程中，需求响应的参与越来越受到重视。需要加强需求响应来积极参与市场，比如使用强化学习等算法来得到最优决策。
2)中间中心节点
从高到低排列节点的中间值，并选择前8个中间值单词。结果如表4所示。以中介为中心的词中，市场主体最相关，研究对象更关注主动配电网、电动汽车等。同时，最新颖的应用场景是商业模式。主动分销网络是中介中心性最高的关键词。接下来，以这个节点为例。
表4 关键节点-中介中心词表有源配电网络的节点及其连接如图7所示。首先，主动配电网集成了多个领域的研究，如可再生能源、电动汽车等。目前的研究是借助区块链存储技术优化交易策略，这是智能合约的基础。
图7 主动配电网节点其次是与稳健优化节点相连接，稳健优化的应用场景要考虑规划与运营相结合的最优配置。同时，在可再生能源比例较高的电力市场中，应更多考虑以电动汽车为代表的生产者和消费者参与能源交易市场的商业模式。
本文编译自《电工技术学报》2022年第11期。论文题目为“基于知识地图的国内外电力市场研究综述”。本项目得到了国家自然科学基金和上海市科委的资助。
