基于知识图谱的能源互联网研究热点与趋势分析.pdf
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1、ScienceandTementResearchd20233No.142023年第14 期科技管理研究doi:10.3969/j.issn.1000-7695.2023.14.012基于知识图谱的能源互联网研究热点与趋势分析赵振宇,杨燕宇(华北电力大学经济与管理学院,北京102206)摘要:能源互联网相关研究成果日益增多,但仍缺少依靠大数据分析工具对能源互联网研究成果进行全面梳理、识别其研究热点和趋势的成果。以中国知网2 0 10 一2 0 2 2 年间能源互联网领域的2 0 2 9 篇文献为数据来源,构建发文作者、研究机构、关键词、突现词等相关知识图谱并进行可视化分析,以剖析该领域的研究热点
2、及发展趋势。结果表明:我国能源互联网研究可以划分为萌芽期、成长期和繁荣期;已初步形成大型合作网络,其中中国电力科学研究院和华北电力大学是领域内知识交流的主要推动者;“智能电网”“智慧能源”“储能”“新能源”“清洁能源”是出现频次和中心性较高的关键词,“边缘计算”和“区块链”是当前突现词;能源互联网概念及发展路径、新能源消纳、商业模式构建、信息技术融合架构是目前的主要研究方向,如何将新一代信息技术有效融入能源互联网则是未来的主要研究方向。关键词:能源互联网;可视化分析;研究热点;研究超势;知识图谱中图分类号:TK01;G 3 0 1文献标志码:A文章编号:10 0 0-7 6 9 5(2 0 2
3、 3)14-0 10 5-0 7Analysis on the Research Hotspots and Trends of Energy Internet Based on Knowledge GraphZhao Zhenyu,Yang Yanyu(School of Economics and Management,North China Electric Power University,Beijing 102206,China)Abstract:Research results related to the energy internet are increasing,but the
4、re is still a lack of results that rely onbig data analysis tools to comprehensively sort out the research results of the energy internet and identify its researchhotspots and trends.Using 2 029 literatures in the field of energy internet from 2010 to 2022 on CNKI as data sources,knowledge graphs of
5、 authors,research institutions,keywords,and burst terms are constructed and visualized,so as toanalyze the research hotspots and development trends in this field.The results show that the research of energy internetin China can be divided into embryonic stage,growing stage and flourishing stage,a la
6、rge-scale cooperation networkhas been initially formed,in which the China Electric Power Research Institute and North China Electric PowerUniversity are the main promoters of knowledge exchange in the field;smart grid,smart energy,energy storage,newenergy and clean energy are keywords with high freq
7、uency and centrality,and edge computing and blockchain arecurrent burst terms;the concept and development path of energy internet,new energy consumption,business modelconstruction,and information technology integration framework are the main research directions at present,whilehow to effectively int
8、egrate the new generation of information technology into the energy internet is the main researchdirection inthefuture.Key words:energy internet;visual analysis;research hotspot;research trend;knowledge graph1研究背景美国学者里夫金在第三次工业革命中提出了一种以新能源技术和信息技术深人结合为特征的新型能源利用体系,并将其命名为“能源互联网”。能源互联网能够显著提高可再生能源的利用效率,降低
9、经济发展对传统化石能源的依赖程度【2】,已成为近年来我国绿色低碳转型背景下学术界和产业界共同关注的焦点。国家电网公司也明确将“建设具有中国特色国际领先的能源互联网企业”作为企业的发展愿景。知识图谱是显示科学知识演化进程与结构关系的一种图形,通过使用可视化技术描述人类随时间拥有的知识资源及其载体,挖掘、分析和显示科学技术知识以及它们之间的相互关系,在组织内创造知识共享的环境以促进科学技术研究的合作和深人【3 。由于它以科学知识为计量研究对象,因此属收稿日期:2 0 2 2-12-0 4,修回日期:2 0 2 3-0 3-0 2基金项目:国家电网有限公司总部管理科技项目“公司参与全球新能源发展的多
10、维度评估方法与合作重点研究”(14 0 0-2 0 2 2 2 4 2 4 2 A-1-1-ZN)106赵振宇等:基于知识图谱的能源互联网研究热点与趋势分析于科学计量学范畴【4 O目前,学者们对能源互联网展开了全方位的研究探索,相关研究成果不断涌现,然而尚缺少通过大数据分析工具对能源互联网文献进行全面梳理、展示该领域研究热点和趋势的成果。基于此,本研究借助知识图谱,构建能源互联网研究领域的合作网络、关键词、突现词及其可视化分析结果,深人剖析该领域研究热点及发展趋势,以期为后续相关研究提供参考。2数据来源与研究方法2.1数据来源鉴于我国能源互联网研究文献最早发表于2 0 10年,故选取2 0 1
11、0 年1月至2 0 2 2 年9 月被收录于中国知网(CNKI)的学术期刊文献为数据源,以“能源互联网”为主题词进行高级检索。通过对所得文献的标题、摘要和关键词进行逐一筛选,剔除相关度较低的文献,最终选定2 0 2 9 篇有效文献为数据样本。2.2研究方法CiteSpace软件以Java为架构,基于共被引分析和共现分析,可根据导入的文献资料绘制引文与共词网络等一系列知识图谱,深层次挖掘文献信息,呈现出知识间的结构关系,帮助探寻研究热点及趋势【5 。相比于其他知识图谱分析软件,CiteSpace功能完善、操作方便、易于解读,适用于对期刊数据库中导出的数据进行格式转换,因此本研究利用CiteSpa
12、ce软件(6.1.R3版本)来绘制知识图谱。将样本文献以Refworks格式从中国知网中导出,文件数据中主要包含的信息有作者、机构、标题、发表时间、关键词以及摘要等。3知识图谱分析3.1年度发文量分析通过对能源互联网研究文献的年度发文量情况进行分析(见图1),能够了解该领域内不同时期的研究水平,判断其整体发展趋势。同时,结合我国能源互联网发展重要事件时间轴(见图2),将我国能源互联网研究划分为3 个发展时期:(1)萌芽期(2 0 10 2 0 13 年)。基于我国已有的智能电网研究以及未来可再生电能传输与管理系统(FREEDM)等外国能源项目理念,2 0 10 年起我国开始有学者关注能源互联网
13、这一领域。在这个阶段,各年发文数量均在10 篇以下。(2)成长期(2 0 14 一2 0 17 年)。自2 0 14 年起,有关研究成果数量迅猛上升。国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见等相关鼓励政策的出台,极大促进了该领域的发展,我国能源互联网研究由此步人成长期。这一阶段的文献主要从概念架构和关键技术对能源互联网进行阐述,为后续研究奠定了基础。(3)繁荣期(2 0 18 年至今)。从2 0 18 年开始,能源互联网领域的发文量趋于平稳,保持在较高水平。截至2 0 2 2 年9 月,2 0 2 2 年已有相关论文14 6 篇。由于理论基础已清晰构建,相关研究进人到了以促进能源互联网建设
14、为主要目标的新发展阶段。3503072993022883002562602.50200142150100502311310201020112012201320142015201620172018201920202021年份图1样本文献的发文量年度分布2015年9 月2017年7 月2021年4 月2014年7 月2016年3 月习近平主席在联合国可国家能源局首批国家电网公司能源互联网规划发布,国家电网公司提出全持续发展峰会上宣布,全球能源互联网发展“互联网+”智慧能源(能源互联网)提出在2 0 2 5 年基本建成,2 0 3 5 年全面建成球能源互联网构想中国倡议探讨构建全球合作组织在京成立5
15、5个示范项目名单公布具有中国特色国际领先的能源互联网能源互联网2015年7 月2016年2 月2016年12 月2019年5 月2022年1月“十三五”国家战略性新兴国家发展改革委、国家能国务院关于积极推进“互关于推进“互联网+”智慧能国家标准化管理委员会产业发展规划提出,建设以源局发布“十四五”现联网+”行动的指导意见国家能源局关于加强能源互联网源发展的指导意见发布可再生能源为主体的“源网荷代能源体系规划,提出描述能源互联网发展路线标准化工作的指导意见发布储用”协调发展、集成互补的推动构建新型电力系统能源互联网图2我国能源互联网发展重要事件时间轴107赵振宇等:基于知识图谱的能源互联网研究热
16、点与趋势分析3.2研究主体分析如图3 所示,合作网络中共含有机构节点3 6 7 个、合作连线3 6 4 条,知识图谱密度为0.0 0 5 4。总体上看,我国能源互联网研究机构类型较多。在发文量排名前11位的机构中(见表1),有4 所高校,发文量达到3 9 1篇,占总发文量的19%。论文成果较多的机构还有国家电网公司和各省区市电力公司,上述机构研究人员构成了我国能源互联网研究领域的重要骨干。从合作关系来看,我国能源互联网研究已形成大型合作网络。其中,中国电力科学研究院和华北电力大学所在节点外环明显,中介中心性较高,分别达到0.19 和0.15。这两家机构最为活跃,发挥了枢纽作用,联系起更多机构间
17、的合作,推动了领域内知识交流。然而,我国能源互联网研究机构间联系强度仍然不高,还应进一步增强合作。中国农业大学上海电力大学清华大学国家电网公司全球能源互联网发展合作组织上海电力学院东南大学浙江省电力公司全球能源互联网研究院华北电力大学上海交通大学国网能源研究院东北大学江苏省电力公司天津市电力公司中国电力科学研究院浙江大学山东省电力公司山东大学天津大学图3样本文献的研究机构合作网络表1样本文献中研究机构发文数量统计序号发文量/篇机构名称1186华北电力大学2139中国电力科学研究院3129清华大学449全球能源互联网发展合作组织547国网能源研究院639上海交通大学737国家电网公司836浙江省
18、电力公司934天津大学1033山东省电力公司1133江苏省电力公司通过统计高被引文献发表数量来确定影响力较高的学者。借鉴宗淑萍6 的做法,基于普赖斯定律计算得出文献的被引次数,将被引数达到2 8 次及以上的文献定义为高被引文献。高被引文献发表量排名前9 位的作者如表2 所示,这9 位作者多来自我国能源互联网领域内影响力较高的研究机构,各自分别从不同视角提出了创新观点。例如,清华大学的孙宏斌等【7 主要聚焦于多能流能量管理问题,提出静态安全分析方法,设计并研发多能流综合能量管理系统;华北电力大学曾鸣教授等8-9 将“源一网一荷一储”的电力系统运营模式延伸至能源互联网领域,并提出能源互联网与新能源
19、电力系统协同优化的运营模式。表2样本文献中高被引文献发表量排名前9 位作者情况序号高被引文献数/篇作者姓名所属机构118郭庆来清华大学217曾鸣华北电力大学317孙宏斌清华大学410康重庆清华大学510张宁清华大学610王继业国家电网公司78张涛国防科技大学87曹军威广东省深圳供电局97余涛华南理工大学作者合作网络图谱如图4 所示。可以看出,样本文献共来自4 15 位作者,合作连线有4 8 4 条,网络图谱密度为0.0 0 5 6。围绕着高被引作者,我国能源互联网领域初步形成了较大规模的合作网络,但更多的是散落在图谱四周、发文量不多的小型团队与独立研究学者。力会尚字烤万兴任大伟周原冰王维业金展
20、王丹宵普字曹军威灵通未阳段青张东杜尔顺曾鸣高蜂侯金鸣张浴明刘教楠康重庆张化光孙宏斌宋永华孙秋野剪付学谦年款理张宁角艺七乐张靖郭庆来李锅泉别朝红王永真海中学潘昭光祁兵李彬辣荣家李瑞芬水强琼林孙毅住洪波李建林周喜超图4样本文献的作者合作网络图谱3.3关键词分析关键词在一定程度上能够反映出文献的研究主旨,呈现出研究的重点内容,因此通过关键词分析来把握我国能源互联网领域的研究热点,探究该领域的重点发展方向。3.3.1关键词共现分析如图5 所示,关键词共现图谱中共有节点3 7 2 个、108赵振宇等:基于知识图谱的能源互联网研究热点与趋势分析连线6 3 7 条,知识图谱密度为0.0 0 9 2,说明我国
21、能源互联网研究分支多,研究方向较为丰富。对样本文献中频次排名前11位的高频关键词进行梳理可以看出(见表3),“智能电网”的出现频次高达110次,位列第一;“区块链”“储能”分别以9 4 次、89次分列第二和第三。11个高频关键词都首次出现在2 0 16 年及以前,即早在能源互联网研究繁荣期开始前就已经是重点关注的研究对象。“智能电网”“智慧能源”“储能”“新能源”和“清洁能源”这5个关键词的节点中介中心性分别为0.2 4、0.19、0.13、0.12和0.12,均超过0.10,为关键节点,即这5 个关键词在共现网络中影响力较高,有望延伸出更多的研究分支,成为领域创新的重点。表3样本文献的高频关
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