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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
一种基于多核处理器的高速数码印花处理系统及方法
本发明公开了一种基于多核式处理器的高速数码印花处理系统,包括千兆以太网接口、I2C接口、StreamIO接口和多核处理器;多核处理器包括命令接收单元、命令处理单元、命令输出单元、数据接收单元、压缩数据缓存单元、数据解压单元、解压数据缓存单元和数据输出单元;同时本发明还公开了一种基于多核式处理器的高速数码印花处理方法。本发明以高性能多核处理器为核心,通过千兆以太网和StreamIO接口来完成打印数据从PC机到打印喷头的高速传输,通过千兆以太网和I2C接口实现打印命令的处理和转发,同时完成打印图像数据的解压缩和图像旋转等处理工作,大大提高了数码印花系统的工作效率。
浙江大学 2021-04-11
一种托卡马克等离子体破裂能量处理装置及处理方法
本发明公开了一种托卡马克等离子破裂能量处理装置及处理方 法,所述能量处理装置包括压敏电阻、脉冲电容单元、电阻单元、逆 变单元和控制单元;所述压敏电阻、脉冲电容单元、电阻单元依次并 联在直流母线的正极和负极之间,脉冲电容单元的正负极与直流母线 的正负极对应连接;所述逆变单元直流侧输入端的正极连接直流母线 的正极,直流侧输入端的负极连接直流母线的负极。本发明主要应用 于可控核聚变托卡马克等离子体破裂能量处理,具有储能、吸能、耗 能与能量回馈再利用的多重处理功能,可有效的吸收和处理由与等离 子体耦合的线圈
华中科技大学 2021-04-14
技术需求:喷涂生产线前处理、热镀锌生产线酸洗处理的技术
解决喷涂生产线前处理和热镀锌生产线酸洗处理的技术需求。
青岛大成索具有限公司 2021-06-17
钢水电脉冲处理器
成果简介钢水电脉冲处理器以现代 IGBT 大功率开关器件组成的零电压开通, 零电流关断高频逆变为核心电路, 经变压可控同步整流输出高频脉冲电流, 送至插入钢水中的特殊电极, 产生强大的电磁场, 致使钢水在凝固过程中, 结晶组织由原来的柱状晶转变为细小的等轴晶, 同时改善边裂、 中缩, 提高了钢铁产品的质量,是更新替代造价昂贵、 笨重耗能的电磁搅拌工艺较为理想的钢水处理设备。成熟程度和所需建设条件 本项目先后成功应用于马钢、 南钢、 邢钢和宝钢梅山炼钢厂方、 圆、 板坯连铸机, 结果表明铸坯质量得到提升, 经济和社会效益明显。技术指标脉冲电流可有效提高等轴晶率, 减小二次枝晶间距, 显著改善凝固组织, 提高铸坯质量。市场分析和应用前景本项目成功地将脉冲电场应用于连铸坯的生产过程, 以低成本实现了铸坯质量的优化, 在工程应用方面达到了先进水平。 该项目研究成果具有自主知识产权,可形成脉冲电流改善铸坯凝固组织的国产化技术, 具有较好的推广价值和应用前景, 可为国内同行业使用和借鉴。社会经济效益分析技术应用后, 可以低成本实现改善凝固组织, 减少了废品率, 降低了产品能耗, 符合节能减排的低碳经济要求。知识产权及成果获奖情况已申请国家发明专利。合作方式合作开发、 受托开发联系方式冶金学院 朱正海(13855533713)、 王建军(13805553970)电邮: zhu_zhenghai@163.com 传真: 0555-2311571
安徽工业大学 2021-04-11
钢水电脉冲处理器
钢水电脉冲处理器以现代 IGBT 大功率开关器件组成的零电压开通,零电流关断高频逆变为核心电路,经变压可控同步整流输出高频脉冲电流,送至插入钢水中的特殊电极,产生强大的电磁场,致使钢水在凝固过程中,结晶组织由原来的柱状晶转变为细小的等轴晶,同时改善边裂、中缩,提高了钢铁产品的质量,是更新替代造价昂贵、笨重耗能的电磁搅拌工艺较为理想的钢水处理设备。
安徽工业大学 2021-04-30
煤气洗涤污水处理方案
煤气洗涤废水是煤气在净化湿法除尘时所产生的生产废水。这种废水中的污染物的组成与数量随气化原料,操作条件及废水系统等因素不同而差别悬殊,一般主要含有硫化物、氰化物、酚、氨氮等污染物。它的一般特点是:水量大,成份复杂,从中回收有价成份不经济。目前,煤气生产与净化企业大部分采用定期外排或经简单沉淀后循环使用的处理方法。随着生产时间的推移或循环次数的增多,废水中的污染物不断积累,对煤气贮存及生产设施严重腐蚀;而污染物积累到一定程度就必须外排,既严重污染环境,又浪费了水资源,这是煤气生产与净化企业普遍面临的问题。从国内外资料来看,主要有以下几种处理方法:(1)封闭循环;(2)适当处理法;(3)分流处理后循环使用。如美国鲁姻斯公司、德国的蒂森公司、鲁奇公司都有较成功的煤气洗涤废水处理工艺。它们大都采用先斜板隔油,然后生物滤池或普通曝气池处理工艺。我国的煤气洗涤废水现在一般是采用全封闭循环,经沉淀后又循环使用。
武汉工程大学 2021-04-11
热处理炉壁缺陷虚拟检测系统
该系统是一种热处理炉壁缺陷虚拟检测系统,通过监视器即可清楚观察二十多米高的炉内情况并可判断是否存在缺陷、损坏或需要维修。本系统主要由升降机构、图像采集单元、中央控制单元三部分组成。升降机构由上下支架、曳引机构、钢缆组成。钢缆绕过上下支架的滑轮和曳引结构组成一个封闭的环索,以带动图像采集单元升降。两滑轮上安装有限位开关,确保图像采集单元上下活动在规定的范围内;与所述钢缆连接的图像采集单元由悬挂平板、防抖支架、云台、摄像机、信号传输装置和照明灯组成,摄像机和信号传输装置安装在所述云台上,云台安装在悬挂平板上;中央控制单元可根据升降机构和图像采集单元的反馈信号进行控制、处理并驱动升降机构和图像扫描单元
上海理工大学 2021-04-11
高镁磷矿综合处理利用
成果描述:对高镁磷矿进行复合选别,并将其中的镁进行回收制得镁的工业产品(如氢氧化镁),磷利用率达到95%。同时对其中的钙也进行回收,得到硫酸钙晶须或轻质超细碳酸钙材料,以及其它钙产品。全部实现综合利用,提高经济效益。市场前景分析:目前我国磷矿中高钙镁磷矿占多数,还有大量高硅磷矿,本项目附合国家产业政策,不仅消除了堆积污染,还创造了较大的经济效益,具有较好的市场前景。与同类成果相比的优势分析:(1)回收的磷肥约为30%P2O5,磷收率大于95%。 (2)氢氧化镁产品中Mg(OH)2>90%,镁收率大于80%。 (3)硫酸钙产品中白度>90,镁收率大于90%。
四川大学 2021-04-10
BARMS污水处理系统
BARMS的技术原理是制备了一种具有独特纳米微结构的微生物载体,BARMS载体(已申请国家发明专利)。BARMS载体是一种直径10微米大小的微球,可支持环境友好型的微生物在其表面生长,并形成稳定性极高的“材料-微生物”复合结构,可以适应各种不良环境,显著提高了系统的适应性和稳定性。
南京大学 2021-04-10
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