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考虑时空关联与数据隐私性的有源配电网分布式光伏功率预测技术
(一)成果背景 分布式光伏可在用户侧就近安装与消纳,减少因长距离输送带来的线路损耗问题,在新型电力系统建设中发挥着重要作用。2021年6月,国家能源局综合司发布了《关于报送整县(市、区)屋顶分布式光伏开发试点方案的通知》,用以推动分布式光伏高质量发展、支撑新型电力系统建设。在该政策的推进下,分布式光伏容量迅猛增长。截至2021年底,国内分布式光伏装机容量已达到107.5GW,约占光伏总装机容量的三分之一,且其增长速度已经超过了集中式光伏。 (二)痛点问题 对于配电网来说,光伏出力易受天气因素影响,具有极强的随机波动特性,大规模分布式光伏接入,一方面加剧了配电网负荷短时波动,影响电力实时平衡,制约负荷预测精度提升;另一方面,分布式光伏出力特性与负荷特性的不匹配造成其难以消纳,为有源配电网运行管理带来严峻挑战。 对于电力市场交易来说,随着新一轮电力体制改革的持续深入,分布式光伏所有者作为售电商参与市场竞争成为必然趋势。分布式光伏出力的不确定性与短时剧烈波动性,使得分布式光伏电站/售电商难以制定合理的市场交易策略与电力交易合同,面临严重的市场风险。 因此,亟需精准的分布式光伏功率预测,为有源配电网调度运行、分布式光伏消纳,分布式光伏参与电力市场等提供有力数据支撑。 (三)技术方案 1、基于变分模态分解与动态图卷积网络的分布式光伏功率预测 首先利用变分模态分解各分布式光伏复杂出力序列分解为相对简单、波动较小的不同频率子序列,以减小场站间关联关系的挖掘难度。然后,基于分布式光伏场站间时空关联性处于动态变化中的考虑,利用全连接神经网络将各节点特征映射到多维空间,而后利用时域卷积挖掘跨节点关联关系,由此以数据驱动方式挖掘各频率下各场站子序列关联性,有效实现子序列动态图结构的构建。最终,基于可用于非欧式空间结构数据建模的卷积神经网络,将其与动态图结构结合,建立考虑动态时空关联性的图卷积预测模型,针对不同频率下出力子序列分别预测,而后重构得到各场站功率进而获取配电网分布式光伏总功率。 2、基于深度联邦学习的分布式光伏发电功率预测 首先,基于长短期记忆神经网络构建时域自编码器模型,该模型编码器用于提取每个时间步输入的时域特征,而后利用解码器将该特征向量转换为输出序列进行未来时间步的预测,自编码能显著增强长短期记忆神经网络的时域建模能力。而后,利用注意力机制解决其在处理长输入时间序列时会导致解码器面临特征冗余问题,且使模型聚焦于对输出更关键的时域特征。由此,利用注意力自编码预测模型通过对时域特征的有效挖掘实现功率预测精度的进一步提升。 在此基础上,开发了用于分布式光伏功率预测的联邦学习框架,在该框架中,本地用户仅需将本地模型进行共享,无需数据的传输,而后由中央服务器进行模型的聚合以实现用户间信息共享。在各本地场站进行注意力自编码预测模型的训练;在中央服务器,基于联邦平均算法实现各本地预测模型的汇聚、全局模型的生成与下发。在保证数据隐私性的前提下取得与传统集中式机器学习训练近似的预测效果。 (四)竞争优势 1、有效表征广域分布式光伏集群间时空关联特征,实现分布式光伏功率预测精度提升。 当缺乏气象实测或预报数据时,考虑分布式光伏时空相关性可有效提升分布式光伏功率预测精度。现有研究多利用各光伏场站地理距离或者整体出力表征时空相关性。这种静态建模方式在分布式光伏出力模式长期稳定的情况下,可以取得较好的预测效果。然而,易受天气因素的影响,分布式光伏出力极易发生短时波动,因而各场站关联性处于动态变化过程。以恒定的场站间关联关系去考虑这种复杂的集群出力序列,显然无法反映天气影响下分布式光伏出力短时变化,难以实现功率预测精度的有效提升。 所提的基于变分模态分解与动态图卷积网络的分布式光伏功率预测方法,利用数据驱动方式实现挖掘各场站间关联特性的动态实时挖掘。在基础上,考虑到不同模态分量下各场站间关联关系的差异性,将各场站原始功率分解为了相对简单、波动较小的不同频率模态分量,减小关联关系的挖掘难度。 2、有效保证各分布式光伏数据隐私性,且能取得与传统集中式机器学习训练方式近似的预测效果 现有的数据驱动预测方法性能在很大程度上依赖于训练数据的数量,因此大多以一种集中的训练方式实现,即中央服务器汇聚来自各场站的运行数据而后进行模型的训练。然而,这种集中训练的方式会期限数据隐私,使用户信息暴露在公共环境而导致被外部攻击者进行数据分析、行为探测等。此外,在竞争激烈的电力市场中,分布式光伏场站所有者可能不愿共享数据。这些因素使传统模型训练方式难以实现。 所提的基于深度联邦学习的分布式光伏发电功率预测方法,利用注意力自编码模型在本地场站进行建模预测,实现对本地功率时域特征的有效挖掘;利用分散式训练的联邦学习框架,实现各场站预测模型信息共享,有效保证本地用户的数据隐私的同时取得不错的预测效果。 创新点 1、考虑了场站间关联关系的动态性。对于分布式光伏,虽然场站数量众多、分布广泛,但是其位置临近,由于云团运动等气象因素导致的相关性较强。所提方法以数据驱动方式根据网络当前的各场站输入功率进行关联关系的动态表征,实现功率预测精度的有效提升。 2、在保障各分布式光伏站点数据隐私应的前提现实现信息共享。利用自编码结构进一步提升LSTM的时间序列建模能力;利用注意力机制模型聚焦于对预测更关键的输入特征,以此实现时域特征的有效挖掘。在此基础上,利用联邦学习框架聚合各本地模型,实现各站点信息聚合,实现精度有效提升。 市场前景 随着新型电力系统建设目标的推进,分布式光伏装机容量呈爆发式增长。所研成果可应用于配电网负荷预测、用户可调度容量评估、激励型需求响应基线负荷估计等场景中,为高比例分布式光伏有源配电网的安全、经济、高效运行,维持电力平衡等工作提供重要参考。同时,随着分布式光伏逐步参与到电力市场,所研成果可为分布式光伏售电商制定最优的交易策略,签订合理的价格合同提供有力数据支撑。综上所述,所研成果市场前景广阔。
华北电力大学 2023-08-10
具有超低导电渝渗值的三元共混物基复合材料及其制备方法
本发明公开了具有超低导电渝渗值的三元共混物基复合材料及其制备方法。该复合材料是由40vol%~45vol%的聚偏氟乙烯,40vol%~55vol%的高密度聚乙烯,20vol%聚苯乙烯和0.025vol%~0.5vol%多壁碳纳米管经熔融共混制备得到。多壁碳纳米管在熔融混合过程中能够有效地选择性分布在聚苯乙烯界面相,相比双渝渗结构型导电复合材料以及填充型聚合物基导电复合材料,本发明得到的三元共混物基复合材料的导电渝渗值更低,这种特殊的多层次结构使得三元共混物基复合材料的导电渝渗值低至0.022vol%,达到超低的填充水平。
四川大学 2016-10-08
一种自动配料和混料的多喷头生物3D打印设备及控制方法
本发明公开了一种自动配料和混料的多喷头生物3D打印设备及控制方法,属于组织工程和生物3D打印领域。气压压料罐气压源和电磁换向阀进口连接,电磁换向阀出口与喷头连接,当气压源供压且电磁换向阀得电时,可将气压压料罐内的生物材料按比例压入到混料筒内,然后通过混料罐组件内的搅拌器将生物材料混合均匀。混料罐组件与气压源和电磁换向阀进口连接,电磁换向阀出口与喷头连接,当气压源供压且电磁换向阀得电时,可将混料筒内的生物材料从喷头中压出,喷头在移动顶梁和取料驱动臂配合运动下按照预定路径完成打印工作。其优点是:能快速完成自动配料和混料,多喷头可满足多种打印需求,更好地发挥打印性能,易于实现灵活控制,提高打印效率。
浙江大学 2021-04-13
一种无直流母线储能元件的交-交功率变换器
本发明公开了一种无直流母线储能元件的交?交功率变换器,包括直流母线连在一起的第一三相全桥电路、第二三相全桥电路和第三三相全桥电路,第一三相全桥电路的交流输入侧输入三相电源,第一滤波电容的一端、第二滤波电容的一端以及第三滤波电容的一端相连,第一滤波电容的另一端连接第一相电源,第二滤波电容的另一端连接第二相电源,第三滤波电容的另一端连接第三相电源,三相电源中的每一相电源分别通过滤波电感连接第三三相全桥电路中每一相的交流输入侧。本发明能够减小导通损耗和开关损耗,利于集成。
东南大学 2021-04-11
自适应线性神经元的混合有源(HVDC)直流滤波器 控制技术
本项目基于系统辨识的原理,通过对控制对象参数进行估计,并根据辨识 结果对控制其参数进行及时调整,克服了控制对象参数的不确定性以及时变性 对控制系统性能的不利影响,并且兼顾了重复控制方法能够精确跟踪含有谐波成 分的周期信号,具有计算量小,易于在数字信号处理器(DSP)上实现的优点。仿 真结果证明基于系统辨识的 HVDC 直流有源滤波器控制技术具有良好的控制性 能,能够对 HVDC 系统直流侧谐波进行有效的抑制。
山东大学 2021-04-13
非对称PWM控制的ISOP全桥直流变换器及其控制方法
本发明公开了一种非对称PWM控制的ISOP全桥直流变换器及其控制方法。变换器每个模块输入侧包括输入电容、逆变桥和变压器原边;输出侧包括变压器副边、全桥整流电路和LC滤波电路。输入直流电源正极串联一个输入电感后连到第一个模块输入侧逆变桥的第一桥臂中间点,负极连到最后一个模块输入电容负端。相邻两个模块的连接方式为,前一模块输入电容负端连到后一模块的逆变桥
东南大学 2021-04-14
基于混合型 MMC 的 HVDC 直流侧短路故障穿越和恢复方法
本发明公开了一种基于混合型 MMC 的 HVDC 直流侧短路故障 穿越和恢复方法。能在不闭锁换流器的前提下,通过换流器自身控制 完成直流侧短路故障的穿越和恢复,无需机械设备动作,恢复过程不需要重启换流器,因而故障响应与恢复速度快,对输电线路为架空线 时经常出现的非永久性短路故障特别有效,在隔离直流侧故障的同时 为交直流系统提供无功和有功支撑,并有利于提高所连接的交直流系 统的暂态稳定性。 
华中科技大学 2021-04-14
一种直流偏磁多阶段递进式综合治理评估方法
本发明公开了一种直流偏磁多阶段递进式综合治理评估方法,包括:步骤 1,收集接地极和接地站 点的相关资料;步骤 2,从接地极向土壤注入小电流,获得接地站点的直流电流测试值;步骤 3,采用 直流电流仿真模型计算接地站点的直流电流仿真值;步骤 4,基于接地站点的直流电流测试值和直流电 流仿真值调整直流电流仿真模型,并进行第一阶段直流偏磁治理;步骤 5,从接地极向土壤注入逐步增 大的小电流,观察治理站治理设备动作情况,测量测试站直流电流,检查观察站的运行情况和噪声;步 骤 6,采用直流电流仿真模型计算测试站的直流电流仿真值,调整直流电流仿真模型;并进行下一阶段 直流偏磁治理。本发明计算简单、准确度高、效率高、切实可行。
武汉大学 2021-04-13
一种基于ESP-NOW协议的直流有刷电机控制系统
本发明公开了一种基于ESP‑NOW协议的直流有刷电机控制系统,包括主节点控制端和至少一个从节点驱动端;所述主节点控制端,用于通过串口接收上位机的控制指令,并通过ESP‑NOW协议广播指令;每个所述从节点驱动端均连接有直流有刷电机,用于接收主节点控制端的控制指令并驱动所述直流有刷电机;所述主节点控制端和从节点驱动端均包括主控电路、电源管理电路、通信电路;所述通信电路基于ESP‑NOW协议实现主节点与从节点之间的无线通信,支持多节点分布式协同控制。基于ESP‑NOW协议的多节点直流有刷电机控制系统,适用于高实时性、低延迟及多设备协同的工业自动化场景。
兰州大学 2021-01-12
英特罗克 可编程直流电源IPA110-10L
产品详细介绍 英特罗克  IPA110-10L: 输入电压                      220 VAC±10﹪,50/60 Hz,1 Ф  输入功率                      约 2000 VA  输出额定电压                  110 V 输出最大电压                  113.3 V 输出电压变化范围              0~110 V 输出电压分辨率                20 mV 输出电压旋钮                  10 圈  输出电压设置准确度            ±(0.5﹪额定值+ 500 mV) 输出额定电流                  10 A 输出最大电流                  10.3 A 输出电流变化范围              0~10 A 输出电流分辨率                1.8 mA 输出电流旋钮                  10 圈 输出电流设置准确度            ±(1﹪额定值+ 5 mA) 电压纹波(5Hz~1MHz,RMS)(恒压) 1 mVrms 电流纹波(5Hz~1MHz,RMS)(恒流) 2 mArms 电源效应(恒压)              0.005﹪额定值+ 1 mV 电源效应(恒流)              1 mA 负载效应(恒压)              0.005﹪额定值+ 1 mV 负载效应(恒流)              3 mA 温度系数(恒压)              50 ppm/℃  温度系数(恒流)              300 ppm/℃  瞬态响应时间(恒压)          50 μs  主控、受控电源并联            最多3台  主控、受控电源串联            最多2台  恒压指示                      CV,绿色LED灯指示  恒流指示                      CC,红色LED灯指示  工作环境温度和湿度            0~40 ℃ / 10﹪~90﹪ RH  储藏温度和湿度                -10~60 ℃ / 低于90﹪ RH 冷却系统                      风扇强制制冷  输出极性                      正极或者负极都可以接地 绝缘电压                      ±250 V 电压表最大显示                999.9 电压表显示误差                ±(0.5﹪读值+ 5 个字),环境23 ℃ ± 5 ℃ 电压表温度系数                300 ppm/℃  电流表最大显示                99.99 电流表显示误差                ±(1﹪读值+ 5 个字) ,环境23 ℃ ± 5 ℃ 电流表温度系数                400 ppm/℃  温控电路启动温度              100 ℃  过压保护预设范围              11 V ~ 121 V 过压保护动作时间              50 ms 过流保护预设范围              1 A ~ 11 A 过流保护动作时间              50 ms 输入保险管                    30 A  输出保险管                    15 A 重量                          40 kg 尺寸                          430×177×548 mm 
成都英特罗克科技有限公司 2021-08-23
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