综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法、系统及存储介质与流程

1.本发明属于综合能源服务技术领域，涉及综合能源市场成熟度评价及市场发展阶段的划分，尤其是一种综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法、系统及存储介质。


背景技术：

2.如何评价中国综合能源市场成熟度，研究中国综合能源市场成熟度现状，已成为当前综合能源服务技术领域亟待解决的重大问题之一。科学评价综合能源市场成熟度，有助于丰富综合能源市场成熟度理论并充实综合能源市场成熟度评价指标体系，能发掘市场运行过程中暴露的问题及积累的成功经验，为中国统一综合能源市场建设提供理论依据。
3.目前，关于成熟度的研究主要集中于软件行业，如经典的cmmi能力成熟度模型，项目管理成熟度评估等，为个人或团体自定义个性化的成熟度评估提供了参考。在单一市场领域，如电力市场，热力市场，天然气市场中，关于成熟度的研究主要集中于定性的描述：当前我国零售市场成熟度主要依据不同特征来进行划分，共分为5个阶段。由此可以看出，对于初步形成的电、气、热等多种能源协同运行下的综合能源市场的成熟度评价以及阶段划分方法研究较少，而能够定量分析市场成熟度的模型尚未构建。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能及时发现并修正市场发展过程中缺陷的综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法、系统及存储介质，从而提高市场效率，使综合能源市场逐渐区域成熟完善。
5.为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法及系统，具体如下：
6.根据综合能源市场的成熟度评价指标体系的数据构建初始矩阵；
7.对初始矩阵进行无量纲化处理获得标准矩阵，计算标准矩阵中每个评价指标的评价指标权重；
8.根据标准矩阵和每个评价指标的评价指标权重获得综合能源市场的成熟度；
9.获得若干组综合能源市场的成熟度，并通过聚类划分市场阶段。
10.进一步地，所述初始矩阵为
[0011][0012]
其中，0≤i≤m,0≤j≤n，m表示综合能源市场包含m个不同发展阶段的市场状态，i表示第i个市场状态；n表示二级评价指标的个数，x
ij
代表第i个市场状态下的第j个评价指标的数值。
[0013]
进一步地，所述对初始矩阵{x
ij
}m×n作无量纲化处理的具体过程为：对于评价指标
中的正向评价指标和负向评价指标分别通过公式(2)和(3)进行无量纲化处理。
[0014]
正向评价指标：
[0015]
负向评价指标：
[0016]
其中，x
.j
代表初始矩阵x的每一列数据；minx
.j
代表初始矩阵x的每一列数据中最小值，maxx
.j
代表初始矩阵x的每一列数据中最大值；
[0017]
通过计算正向评价指标和负向评价指标构成标准矩阵
[0018]
进一步地，所述计算标准矩阵中每个评价指标的评价指标权重具体过程为：
[0019]
计算评价指标比重：
[0020][0021]
其中，(p
ij
)m×n表示第i个市场状态下的综合能源市场在第j个评价指标上的指标比重；
[0022]
熵值法计算熵值
[0023][0024]
其中，ej表示第j个评价指标熵值，0≤ej≤1；
[0025]
计算评价指标差异性系数
[0026]hj
＝1-ejꢀꢀ
(6)
[0027]
其中，hj表示第j个评价指标差异性系数；
[0028]
计算评价指标权重
[0029][0030]
其中，wj表示第j个评价指标对于综合能源市场成熟度的权重，
[0031]
进一步地，所述综合能源市场的成熟度计算过程如下：
[0032]
构建规范化矩阵：
[0033][0034]
其中，y表示加权的规范化矩阵，y
ij
表示标准矩阵在第i个市场状态下第j个评价指标加权后的数值
[0035]
计算各评价指标的标准化向量分别到最优解和最劣解：
[0036]
最优解：
[0037]
最劣解：
[0038]
其中，表示每列中最大的数值；表示每列中最小的数值；
[0039]
计算欧氏距离：
[0040][0041][0042]
其中，表示第i个状态下综合能源市场与最优解之间的欧式距离，表示第i个状态下综合能源市场与最劣解之间的欧式距离；
[0043]
计算成熟度
[0044][0045]
其中，ci表示第i个状态下综合能源市场的成熟度。
[0046]
对成熟度ci由大到小排序，求得的成熟度ci越大，则说明第i个状态下的综合能源市场成熟度越高；成熟度ci越小，则说明第i个状态下的综合能源市场成熟度越低。
[0047]
进一步地，所述通过聚类划分市场阶段具体过程为：将对成熟度ci由大到小排序，ci进行k均值聚类，得到综合能源市场各个阶段的边界成熟度值，以综合能源市场各个阶段的边界成熟度值为依据对市场阶段进行划分。
[0048]
还提供一种如上述所述基于熵—topsis的综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分系统，包括：
[0049]
初始矩阵构建模块，根据综合能源市场的成熟度评价指标体系的数据构建初始矩阵；
[0050]
评价指标权重计算模块，对初始矩阵进行无量纲化处理获得标准矩阵，计算标准矩阵中每个评价指标的评价指标权重；
[0051]
成熟度计算模块，根据标准矩阵和每个评价指标的评价指标权重获得综合能源市场的成熟度；
[0052]
聚类划分市场阶段模块，获得多组综合能源市场的成熟度，并通过聚类划分市场阶段。
[0053]
最后还提供一种存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行上述所述的综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法。
[0054]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明建立了综合能源市场的成熟度评价指标体系，克服传统topsis法中主观确定指标权重的不足，对综合能源市场成熟度评价指标进行排序以及聚类分析，进而划分市场阶段；
[0055]
综合能源市场成熟度指标体系是针对综合能源系统和综合能源市场的特点而构建的，通过分析综合能源市场成熟度，发现并及时修正市场发展过程中的缺陷，从而提高市
场效率，使综合能源市场逐渐区域成熟完善。
附图说明
[0056]
图1为本发明综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分系统框图。
具体实施方式
[0057]
为了更好认识本发明的目的、技术方案及优势，以下结合附图及实例，对本发明进行进一步详细说明。
[0058]
综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法，主要面向综合能源集成交易市场的市场成熟度进行评价，同时针对综合能源市场的成熟度，划分市场发展阶段。
[0059]
步骤1、构建成熟度评价指标体系
[0060]
从市场运营者或政府监管部门的角度考虑，需要掌握综合能源市场的成熟度以及所处的市场发展阶段，以便更好的建设综合能源集成交易市场。
[0061]
考虑综合能源市场的成熟度情况，结合层次分析法构建评价指标体系，综合能源市场的成熟度包括5个一级评价指标即b1、b2、b3、b4、b5，b1包括c1、c2、c3三个二级评价指标，b2包括c4、c5、c6、c7、c8、c9、c10、c11八个二级评价指标，b3包括c12、c13、c14、c15、c16、c17六个二级评价指标，b4包括c18、c19、c20、c21四个二级评价指标，b5包括c22、c23、c24、c25四个二级评价指标。
[0062][0063][0064]
各个二级评价指标的计算方法如下：
[0065]
(1)定量指标计算：
[0066]
1)所处地区整体经济水平c2：通过该地区整体gdp反应
[0067]
2)电力市场主体多样性c4：通过综合能源集成交易市场中电力市场的供应侧和需求侧参与类型多少反应
[0068]
3)天然气市场主体多样性c5：通过综合能源集成交易市场中天然气市场的供应侧和需求侧参与类型多少反应
[0069]
4)热力市场主体多样性c6：通过综合能源集成交易市场中热力市场的供应侧和需求侧参与类型多少反应
[0070]
5)能源效益提升水平c12：c12＝综合能源市场效益-原市场效益
[0071]
6)成交用能节约成本c13：c13＝原市场成交用能成本-综合能源市场成交用能成本
[0072]
7)能源综合利用效率c14
[0073]
c14＝(有效利用能量/供给能量)x 100％＝(1-损失能量/供给能量)x 100％
[0074]
8)多能市场交叉价格弹性c15
[0075]
假定能源x的需求量qx是它的相关能源y的价格py的函数，即qx＝f(py)，则能源x的需求的交叉价格弧弹性公式为：
[0076]
ec＝(δq
x
/q
x
)/(δpy/py)＝(δq
x
/δpy)
×
(py/q
x
)
[0077]
其中，δq
x
，δpy分别表示能源x一个周期内的需求变化量和价格变化量。
[0078]
9)能源传输阻塞情况c16：c16＝一个统计周期内能源传输出现阻塞的次数
[0079]
10)能源供应可靠性c17：c17＝一个统计周期内能源供应出现短缺的次数
[0080]
11)套利交易次数c20：c20＝一个统计周期内套利交易的次数
[0081]
(2)定性指标赋值方法：
[0082]
以下为定性指标，通过专家打分给出，各项指标的具体打分标准如下：
[0083]
[0084][0085]
步骤2、根据二级评价指标构建初始矩阵
[0086][0087]
综合能源市场成熟度评价指标初始矩阵为x＝{x
ij
}m×n(0≤i≤m,0≤j≤n)，其中，m表示综合能源市场包含m个不同发展阶段的市场状态，i表示第i个市场状态；n表示二级评价指标的个数，x
ij
代表第i个市场状态下的第j个二级评价指标的数值；
[0088]
步骤3、无量纲化处理获得标准矩阵
[0089]
由于原始数据间有不同的量纲，不能直接比较，需要进行无量纲化处理，从而得到一个标准矩阵，记为经无量纲化处理后，标准矩阵中的元素的值都位于[0,1]间，该数值越大越好。对初始矩阵{x
ij
}m×n作无量纲化处理，消除指标量纲的影响，可得无量纲化标准矩阵
[0090]
对初始矩阵{x
ij
}m×n作无量纲化处理的具体过程为：对于二级评价指标中的正向二级评价指标和负向二级评价指标分别通过公式(2)和(3)进行无量纲化处理。
[0091]
正向二级评价指标：
[0092]
负向二级评价指标：
[0093]
其中，x
.j
代表初始矩阵x的每一列数据；minx
.j
代表初始矩阵x的每一列数据中最
小值，maxx
.j
代表初始矩阵x的每一列数据中最大值。
[0094]
通过计算正向二级评价指标和负向二级评价指标两部分重新构成新的标准矩阵其中，包括了和两部分。
[0095]
步骤4、熵值法计算二级评价指标权重
[0096]
1)计算二级评价指标比重：
[0097][0098]
其中，(p
ij
)m×n表示第i个市场状态下的综合能源市场在第j个评价指标上的指标比重。
[0099]
2)熵值法计算熵值
[0100][0101]
其中，ej表示第j个二级评价指标熵值，0≤ej≤1。
[0102]
3)计算指标差异性系数
[0103]hj
＝1-ejꢀꢀ
(6)
[0104]
其中，hj表示第j个二级评价指标差异性系数。
[0105]
4)计算二级评价指标权重
[0106][0107]
其中，wj表示第j个二级评价指标对于综合能源市场成熟度的权重，
[0108]
步骤5、成熟度评价
[0109]
1)构建规范化矩阵
[0110][0111]
其中，y表示加权的规范化矩阵，y
ij
表示标准矩阵在第i个市场状态下第j个二级评价指标加权后的数值
[0112]
2)计算正理想解和负理想解
[0113]
计算各二级评价指标的标准化向量分别到最优解和最劣解。
[0114]
最优解：
[0115]
最劣解：
[0116]
其中，表示每列(列代表某一个市场状态下各个二级评价指标加权
规范化后的数值)中最大的数值；表示每列(列代表某一个市场状态下各个二级评价指标加权规范化后的数值)中最小的数值。
[0117]
3)计算欧氏距离
[0118][0119][0120]
其中，表示第i个状态下综合能源市场与最优解之间的欧式距离，表示第i个状态下综合能源市场与最劣解之间的欧式距离。
[0121]
4)计算成熟度
[0122][0123]
其中，ci表示第i个状态下综合能源市场的成熟度。
[0124]
对成熟度ci由大到小排序，求得的成熟度ci越大，则说明第i个状态下的综合能源市场成熟度越高；成熟度ci越小，则说明第i个状态下的综合能源市场成熟度越低。
[0125]
步骤6、循环步骤1～5，得出多组综合能源市场不同状态下的成熟度数值。
[0126]
步骤7、k均值聚类划分市场阶段
[0127]
通过k均值聚类，将成熟度ci进行聚类分析，根据不同需求设定k值，如令k＝3,k＝4,k＝5等，通过聚类，可得到综合能源市场各个阶段的边界成熟度值，以此为依据对市场阶段进行划分。
[0128]
如图1所示综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分系统，包括：初始矩阵构建模块，根据综合能源市场的成熟度评价指标体系的数据构建初始矩阵；评价指标权重计算模块，对初始矩阵进行无量纲化处理获得标准矩阵，计算标准矩阵中每个评价指标的评价指标权重；成熟度计算模块，根据标准矩阵和每个评价指标的评价指标权重获得综合能源市场的成熟度；聚类划分市场阶段模块，获得多组综合能源市场的成熟度，并通过k均值聚类划分市场阶段。
[0129]
还提供一种存储介质，存储介质中存储有计算机程序，其中，计算机程序被设置为运行时执行上述综合能源市场成熟度评价及发展阶段划分方法。
[0130]
算例说明
[0131]
下面通过具体算例，对本发明作进一步说明：
[0132]
为了验证上述研究的有效性，运用当前我国综合能源市场的相关特征集数据进行验证，考虑到当前我国综合能源市场尚未成熟，相关指标数据难以采集，因此通过仿真模拟获取不同状态下的市场数据，并进行市场成熟度评价以及阶段划分，验证上述方法的有效性。
[0133]
本算例中，分别模拟了7个不同状态下的综合能源市场数据，按照上述步骤进行成熟度评价，并最终通过聚类方法对市场阶段进行了划分，具体算例分析如下。
[0134]
1、评价指标体系及初始矩阵的构建
[0135]
(1)评价指标构建
[0136][0137][0138]
(2)初始矩阵构建
[0139]
按照上述方法，对所有评价指标进行计算和打分，并最终得到初始矩阵x。
[0140]
2、熵值确定
[0141]
按照上述步骤，可求出7个仿真市场数据对应情况下的熵值。
[0142]
表2各仿真市场数据对应情况下各个指标熵值
[0143]
[0144][0145]
3、确定指标权重
[0146]
表3各仿真市场数据对应情况下各个指标权重
[0147]
[0148]
[0149][0150]
4、贴近值计算，并循环上述步骤，得出多组结果
[0151]
按照上述算法，在此进行了5次情况模拟，每种情况中，均采用7个状态下的仿真市场数据来计算，最终得到如下的市场成熟度情况。
[0152]
表4综合能源市场成熟度评价得分及排名
[0153]
[0154][0155]
以模拟情况一为例，整理上表相关数据，对市场成熟度进行评价可得：
[0156][0157]
由上表可以得出，在本次市场模拟中，仿真市场7(即该种市场状态下)的市场成熟度最高，仿真市场3(即该种市场状态下)的市场成熟度最低。
[0158]
5、聚类得出市场阶段划分情况
[0159]
以k＝4为例，即将综合能源集成交易市场划分为4个阶段，得到如下结果：
[0160]
4阶段划分
[0161][0162]
因此，通过上述结果，将综合能源市场划分为4个发展阶段，分别为市场孵化期，市场上升期，市场成熟期和市场稳定期。
[0163]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0164]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程
图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0165]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0166]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0167]
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。