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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
量子相变研究
研究了二维二聚化量子自旋系统,通过理论分析和高精度的量子蒙特卡洛方法,发现在交错状二聚化量子海森堡模型中,相变临界指数具有新奇的非单调尺寸标度行为。他们通过在有限尺寸标度理论中引入两个驱动场,同时进行大尺寸的计算分析,成功地解释了非单调的量子蒙特卡洛结果,从根源上指出二维二聚化量子自旋系统的相变仍然属于O(3)普适类,适用于量子-经典对应理论。他们的研究表明,在量子相变中可能存在多个驱动场导致的新奇标度行为,需要采用正确的标度理论才会得到正确的结果。在论文中,他们还创造性地提出多参数联动-高阶拟合方法,能极大地提高数据准确度,可以用在不同体系的数据分析中。
中山大学 2021-04-13
TCN网关研究
   本项目是针对研制列车网络设备提出的,主要包括电源模块、CPU控制主板、WTB通讯板以及MVB通讯板卡,通过消化吸收从德国引进的TCN技术,研制WTB网络研究平台,为研究人员提供良好的实验及二次开发环境,为后续列车网络设备研究提供基础和技术储备。     TCN网关是列车网络系统的控制单元,采用3U机箱结构,包含电源板、CPU主板、WTB通信板以及MVB通信板,背板采用CPCI总线通信。该模块由DC110V供电,通信接口包括以太网、WTB、MVB以及RS232。其结构框图如下所示。应用范围:      列车通讯网络网关。
北京交通大学 2021-04-13
研究生
在职研攻略 助你轻松拿双证研究生
北京尚德在线教育科技有限公司 2021-02-01
一种基于自然共享最近邻居搜索的发现簇和离群点的算法
本发明属于数据挖掘领域,尤其是涉及一种基于自然共享最近邻居搜索的发现簇和离群点的算法。其特征在于,首先对数据集进行自然最近邻居搜索,当发现数据集中没有共享最近邻居的点的数量不再变化时搜索结束,得到搜索最近邻个数n;根据提出的自然共享邻居定义,计算每个对象在n近邻下得到的自然共享最近邻居关系;然后基于共享最近邻的自然邻居搜索算法确定了每个对象的自然共享最近邻域关系,根据该自然共享最近邻居关系,对数据进行聚类和离群点判别。本发明的算法中提出一种新的共享最近邻居关系和自然邻居搜索终止条件,解决了现有算法因为自然邻居关系定义不够严密及搜索条件不够科学而引起的聚类效果不好和离群点检测精度不高的问题。
中国农业大学 2021-04-11
关于开展2020-2021年大型科研仪器开放共享评价考核工作的通知
提高我市重大科研基础设施和大型科研仪器设备利用效率,增强科技创新能力。
天津市科学技术局 2022-04-06
【吉林广播电视台】【相约高博会】共享发展新机遇 共创美好新未来
共享发展新机遇 共创美好新未来
吉林新闻 2025-05-27
自主飞行器平台
机器人研究中心自主研制的自主飞行器平台,用于控制旋翼飞机,实现旋翼飞机的自我控制。目前,市场上现存的自主飞行器平台存在功能单一、移植性差、自我控制不稳定等问题。自主飞行器借助先进的控制理论技术,实现自主飞行器自主起降、悬停、避障等多种功能,在自主飞行器平台市场具有广阔的市场发展前景。 国内外对采用以遥控直升机为基础进行旋翼飞行器的全自主高机动飞行控制的研究必将继续推进,研究成果也会被更广泛应用。我们设计了一套完整的四旋翼自动控制系统。该系统不仅包括控制算法的设计,还包括传感器、控制板等相关硬件平台的实现。
电子科技大学 2021-04-10
智慧水利大数据平台
技术优势 智慧水利大数据平台项目成果包括- -套软件产品“水文与水库大坝安全监测大数据平台”和两类算法,即“水库入库流量预测算法”和“智能水库防洪调度算法”。 1)水文与水库大坝安全监测大数据平台:该平台基于传感器网络采集水库水文信息和大坝的各个核心区域的压力、位移、沉降等信息,基于大数据分析技术和可视化方法,设计实现了一种面向水库大坝安全监测的可视分析软件平台。 2)水库入库流量预测算法:水库入库流量预测是精细化水库调度的基础,现有的基于水文模型的库流量预测方法对流域的适应能力较弱,预测精度难以满足精细化调度的应用需求。该项目基于历史水文数据,采用深度学习技术,对水库的入库流量进行滚动预测。结合智能化的时间序列决策方法,能够实现对水库的智能化管理调度。 3)智能水库防洪调度算法:汛期的水库防洪调度是水库管理中面临的重要问题。该项目针对水库防洪调度中的上下游安全问题建立多目标优化模型,采用计算智能方法对模型求解获得精细化的水库防洪调度方案。与现有工程实践中基于规则的水库防洪调度不同,该方法不依赖于水利专家的经验,能够提供更加精细化的水库防洪调度方案。 智慧水利大数据平台——功能模块图 大坝安全检测指挥中心数据大屏——水库大坝一张图 系统主要功能模块
西安电子科技大学 2021-05-12
抗体药物设计平台算法
简介: 抗体药物是生物制药中复合增长率最高的,2019年全球研究抗体市场规模为34亿美元,预计在预测期内复合年增长率为6.2%。原研药二次改造获得成药性更好的药物分子(bio-better)是抗体和细胞因子药物研发的突破口。人工智能技术广泛应用在靶点筛选、分子进化、临床各阶段研究、产品上市后的活动中。 我们开发的智能抗体设计平台,包括 抗体序列注释分析、抗体翻译后修饰位点的预测、抗原线性表位预测、抗体结构的预测与优化、 抗体-抗原相互作用的预测、抗体分子的设计与改造。高效的完成抗体亲和力成熟、稳定性优化和人源化改造等。  优势: 1、研发成本节约3-5倍,时间节省5倍,筛选成功率提升6倍 2、可以帮助指导、设计实验,减少消耗,加快速度,提高准确率 3、计算方法已经得到了实验从正、反两方面的验证。 图1:深度学习算法预测蛋白质相互作用时界面氨基酸配对:成功率72.1% 图2:计算相互作用得到了实验从正、反两方面的验证
中国人民大学 2021-05-15
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