国内外主动配电网研究的可视化分析

文/师亚东 徐立新

国内外主动配电网研究的可视化分析

文/师亚东 徐立新

主动配电网(active distribution network，ADN)的概念于2008年国际大电网会议由C6.11工作组提出，其目的是解决分布式能源接入点多且介入电压等级低导致的无法大规模稳定接入电网的问题。C6.11工作组给出的定义是主动配电网是具有控制分布式发电、储能和需求相应资源的系统，电网能够使用灵活的网络拓扑结构来管理潮流，在适当的监管和接入协议下，分布式能源在一定程度上承担支持系统的责任。而在2012年CIGRE会议上，C6.19工作组根据对接入配电网的分布式能源的运行和控制情况，将最初的“主动配电网”概念扩展为“主动配电系统(active distribution system，ADS)”，并且认为未来的配电网不单单是一个“网络”，而是一个通过对分布式电源、储能系统、电动汽车充换电设施和可控负荷的主动控制而具有优化能力的有机系统。

主动配电网作为未来智能配电网的一种发展模式，已经受到世界各国电力行业的极大关注。本文选取CNKI和Web of Science数据库收录的文献数据，利用CiteSpace可视化软件，绘制主动配电网研究的科学知识图谱，揭示该领域研究现状，以期为进一步研究提供参考与借鉴。

1 数据来源和研究方法

选取CNKI数据库和Web of Science数据库。在CNKI数据库中以“主动配电网”或“主动配电系统”作为检索词在“主题”中进行检索，时间跨度为2008-2016，共检索出371篇文献记录。在Web of Science数据库中以主题TS=("active distribution network*"OR"active distribution system*")为检索式，时间跨度为2008-2016，检索出323条文献记录。本文采用美国德雷克赛大学陈超美博士开发的CiteSpace信息可视化软件，该软件能够绘制聚类视图和时区图，将复杂的科学知识领域发展进程以可视化图像的方式显示。通过对检索到的文献记录进行分析，展示主动配电网领域研究的基本情况、主要研究热点和前沿趋势。

2 主动配电网研究文献的来源情况

2.1 文献记录数据描述

从表1可以看出，自主动配电网概念提出以来，相关的研究随即展开。2008-2012年间国内外研究稳中有增，变化不大；2013年后样本文献开始急剧增长，并保持不断增长趋势，但国内的文献增长幅度远大于国际文献，说明从2013年以来，国内学术界高度关注主动配电网的发展。

表1 国内外主动配电网研究文献年度分布

2.2 主要作者及其合作关系分析

在CiteSpace生成的作者合作科学知识图谱中，国内的研究文献共选择出346位作者以及作者之间的399条连线，如图1。国外的研究文献共选择出383位作者以及作者之间的423条连线，如图2。图中各节点表示作者发文量，节点越大表示该作者发文量越多；连线代表某年作者间合作的情况。表2、表3分别列出了国内与国际主动配电网研究文献发文量大于5篇的作者。

图1 国内主动配电网研究文献作者合作的知识图谱

图2 国外主动配电网研究文献作者合作的知识图谱

表2 国内主动配电网研究文献作者节点信息统计结果（发文量＞5篇）

表3 国外主动配电网研究文献作者节点信息统计结果（发文量＞5篇）

结合图1、图2和表2、表3可以看出国外主动配电网领域发文量最高的是Paolone M，其发文量为13篇，排名第二的作者Jayaweera D的发文量为8篇。Paolone M博士为意大利都灵理工大学副教授，目前主要研究方向为LEMP与电网交互，电力系统动态，电源系统保护以及分布式发电。发文量大于5篇的作者中，国际6位，国内29位。国内最高发文量的作者刘东比国际的Paolone M多8篇，其为上海交通大学电气工程系研究员，主要研究领域为智能配电网、电力信息物理融合系统及能量管理系统。

在上述发文作者中，国外的Paolone M与Cherkaoui R有合作关系且均为电力系统集团的成员，合作篇数为6篇；Jayaweera D与Islam S也有合作关系，两人均属于澳大利亚科廷大学电气与计算机工程学院，合作篇数为6篇。相比之下，国内的作者间合作更密切。蒲天骄、宋永华、林今、王晓辉、陈乃仕、万灿、刘广一、董雷8位作者间有合作关系，刘东、余南华、钟清、尤毅、刘科研、宋旭东6位作者间有合作关系，刘涤尘、叶笑莉、周慧芝、唐飞4位作者间有合作关系。国内作者间合作范围较广，跨机构合作较多，如蒲天骄、宋永华、陈乃仕、刘广一属于中国电力科学院，而林今属于清华大学，董雷属于华北电力大学；刘东、尤毅属于上海交通大学，余南华、钟清则属于广东电网有限公司。

2.3 机构合作分析

在CiteSpace生成的机构合作科学知识图谱中，国内主动配电网研究文献共选择出110个机构以及机构间的80条连线，如图3所示；国际上主动配电网研究文献共选择出118个机构以及机构间的49条连线，如图4所示。

图3 国内主动配电网研究文献机构合作知识图谱

图4 国际主动配电网研究文献机构合作知识图谱

根据图3所示，主动配电网领域发文量大于10篇的国内机构有5个，其中发文量最多的为中国电力科学研究院，发文数量为51篇，其次为华北电力大学的27篇、广东电网公司的20篇、四川大学的12篇以及上海交通大学的11篇；而国外机构有4个，其中发文量最多的为上海交通大学的14篇，其次为洛桑联合理工大学的13篇、天津大学的12篇以及华北电力大学的12篇。从高发文量机构来看，高校和电气专业研究院所为相关研究的绝对主力，其中以中国电力科学研究院为典型代表。同时中国电力科学研究院与华北电力大学、上海交通大学间存在紧密的合作关系。

2.4 关键词分析

在文献中所占的篇幅虽然不大，却是文章的核心与精髓，是文章主题的高度概括和集中体现，因此对文章的关键词进行分析来确定研究领域的热点。在CiteSpace生成的关键词共现科学知识图谱中隐藏了关键词“主动配电网/active distribution network”，对于CNKI数据运行结果中选择出66个关键词，如图5所示。而对于Web of Science数据运行结果中选择出63个关键词，如图6所示。图中每个彩色“年轮”代表一个研究热点，节点的半径大小反映该关键词出现的次数。根据CiteSpace运行结果，整理得到热点关键词表，如表4，该表显示了国内外主动配电网的主要研究热点及出现的频次。

图5 国内主动配电网研究文献关键词共现知识图谱

图6 国外主动配电网研究文献关键词共现知识图谱

由图5可知，国内主动配电网研究主要是“分布式电源”这一个大的聚类，其中包括“分布式能源”和“分布式发电”，这说明它们是国内主动配电网研究的热点；另外“配电网规划”、“微电网”等出现的频率也较高，也是国内主动配电网研究的热点。由图6可知，国际上主动配电网研究主要热点为“distribution system”、“generation”、“distributedgeneration”、“genetic algorithm”、“smart grid”、“microgrid”等。

表4 国外主动配电网研究的关键词表

由表4可知，国内主动配电网的关键词分布更为集中，频次最高为166次，出现概率为0.447（166/371），远高于国际的0.238（77/323），说明国内主动配电网领域的研究范围相对集中，而国际在这方面的研究范围广泛。对比国内外出现的关键词，可知两者间存在相同的热点，如“分布式发电”、“智能电网”、“微电网”、“（供电）可靠性”，这些相同的热点领域反映了国内外对主动配电网研究的交集，代表了主动配电网研究的主流领域。同时，国内研究还关注分布式电源的应用、配电网的规划研究、可再生能源以及储能系统等领域；国外研究则关注配电系统的开发应用、主动配电网遗传算法优化与最优潮流、分布式电源大规模化接入导致的电压控制等领域。

2.5 文献共被引分析

文献共被引分析知识图谱能够形象地反映主动配电网研究领域的知识基础。如果两篇文献同时被一篇或多篇文献引用。则这两篇文献即为共被引关系，两者的研究内容、方法理论也比较相关。由于CNKI数据库中数据并没有包含共被引文献信息，所以主动配电网共被引文献分析以Web of Science数据为主要分析对象。将数据导入并运行后得到如图7所示的共被引文献图谱。

图7形象地表示了主动配电网研究中的共被引文献。图中不同的节点代表不同的文献，节点大小表示文献被引的频数大小，节点间的连线代表文献的共被引关系。表5列举了前五位被引频次最高的文献信息。排名第一位的是一本介绍微电网和主动配电网知识的书籍，重点关注将传统的被动式网络转换为未来主动网络的配套技术；第二篇文章提出了一种基于遗传算法的主动配电网系统扩展规划，该算法同时考虑了可靠性、损耗和电网投资的费用；第三篇文章是对配电网容量进行评估，提出了一种基于多时段交流最优潮流（OPF）的技术，在主动网络管理（ANM）实施时，来评估新型的多种分布式发电能够与配电网互联的容量，而嵌入OPF的ANM方案包括协调电压控制、自适应功率因数和能量削减。第四篇文章认为在配电系统变革中，最有前景的是分布式发电管理控制的可能性，因此最新的配电管理系统倾向于整合优化功能用于配电网中各种资源的短期调度和资源控制。第五篇文章提出了一个存在于嵌入风力发电和蓄电储能配电网的有源无功优化组合方案，该方案提供了一个最佳的操作方案，保证了可行性。

图7 主动配电网共被引文献知识图谱

表5 主动配电网高被引文献信息

3 结语

通过CiteSpace可视化分析，发现在主动配电网研究领域发文量逐步增加，尤其是2013年后，增长速度十分明显，说明该领域得到了国内外学者的重视。国外的Paolone M与Cherkaoui R、Jayaweera D与Islam S两个合作团队；国内的蒲天骄、宋永华团队以及刘东、余南华团队在这一领域的贡献尤为突出，实现了机构内外的广泛合作，并以中国电力科学研究院为研究机构的典型代表。“分布式发电”、“微电网”、“智能电网”为国内外机构共同的研究热点；主动配电网领域研究基础是传统的被动式网络转换为未来主动网络的配套技术、包含分布式发电与储能技术网络的建设、管理与优化，其中主动配电网的核心价值在于对配电网的主动管理。

师亚东，男，中山大学资讯管理学院硕士研究生，广东电网公司电力科学研究院科技情报所实习生；徐立新，男，高级工程师，硕士，任职于广东电网公司电力科学研究院科技情报所，从事科技情报研究工作。