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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
电网三相不平衡调节系统
项目简介: 由于在电网中会出现三相不平衡现象,通常需要运用多种补偿技 术进行调节。其中一种可行的方法,便是在三相电系统中加入负荷平 衡器,进行动态相间补偿,这种补偿的目的是在不影响负载工作(即 负载不断电)的情况下进行自动换相,其核心技术是逆变和变频。本 系统借助能源互联网这一新概念,搭建新型能源局域网(子单元), 从而实现三相电的平衡。
南开大学 2021-04-11
风电场与大规模电网仿真试验平台
一、 项目简介针对风电机组控制系统设计和风电场并网运行,基于虚拟仪器创建风电并网运行虚拟环境,控制设备的量测输入、控制输出与仿真系统闭环连接,包含风电场的大电网模型在多级并行计算环境软件平台实时仿真运行,提供机组和电网运行状态并受控于外部设备,为风机控制系统设计、测试提供了一种有效手段。二、 项目技术成熟程度该项目以控制系统实时仿真技术为基础,技术成熟。三、 技术指标(包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况)仿真计算电网规模>3000节点,CPU利用率<60%,年可利用率>99%。四、 市场前景(应用领域、市场分析等)本项目为风电机组控制系统设计、测试提供了一种手段。在风电设备生产、测试、调试和检修过程中引入虚拟仪器技术,有利于提高控制系统性能和风电整机质量,符合互联电网运行对友好型风机的需求和风电产业发展对可靠性的要求。五、 效益分析1、在风电机组生产环节,为风机控制策略研究、出场测试提供生产平台,节约人力资源,提高生产效率;2、在风机检修环节,提供在线仿真分析实验手段,提高风机/风电场运行可靠性;3、在电网调度运行环节,提供仿真分析平台,促进风电接入的大电网系统安全、稳定运行。六、 项目具体联系人及联系方式(包括电子邮箱)张家安,zhangjiaan@foxmail.com七、高清成果图片2-3张图 风电场与大规模电网仿真试验平台
河北工业大学 2021-04-11
一种电网设备检修决策优化方法
本发明公开了一种电网设备检修决策优化方法。针对现有的状 态检修相关规程以及相关决策技术中,仅根据设备当前的健康状态评 分给出定性的检修建议和时间,缺乏具体优化方案的问题,本发明通 过提出一种多判据优化方法,制定了明确的检修决策,提供了定量的 优化检修时间,增强了状态检修的明确性和目的性。此外,针对已有定期检修周期优化模型不适应状态检修体制的问题,将价值工程中 的费效比和求取条件极值的拉格朗日乘数法相结合,建立新的检修优 化模型,作为检修决策的制定依据,能很好地适应状态检修体制。 
华中科技大学 2021-04-14
一种灾区电网状态监测方法
本发明公开了一种灾区电网状态监测方法,该方法通过电网在线监测端的监测装置采集电网设备状 态参数,电网在线监测端的智能处理器处理监测数据并获得电网关键设备的损坏情况,将电网关键设备 的损坏情况、位置信息和时间信息通过北斗短报文通信系统实时上报给电网监控中心。本发明能实现自 然灾害发生后灾区电网状态的快速有效监测,可极大地缩短灾区电力重新恢复的时间,有利于减小自然 灾害所带来的经济损失和人员伤亡。 
武汉大学 2021-04-14
大规模电动汽车与智能电网融合
V2G技术,简单的来说,就是将电动汽车的动力电池,作为电网中的分布式电源,在用电高峰时通过逆变技术向电网回馈能量,而在用电低谷时电网通过整流,对电动汽车充电,从而实现电动汽车和电网的友好能量交互。 目前,大部分研究工作主要集中在电动汽车智能充放电优化模型的建立上,很少关注到提出优化方法的求解算法。另外,鲜有文章检验其方法对于大规模电动汽车入网调度的可行性。在此背景下,蹇林旎课题组首先对
南方科技大学 2021-04-14
常态化录播便携版
产品详细介绍   凡龙常态化录播便携版是学校“走班”课堂、教研活动、文艺晚会等各类校园的得力助手,使得地点不定的精彩活动在全校范围内实现互动和分享。   产品图   常态化录播便携版产品描述   设计小巧携带方便,非常适合各类录播场合使用。机箱全部采用超轻合金材质,精细氧化工艺处理。小巧的箱式结构加上顶部独特的合金提手设计,携带、移动都非常方便,此外使用者通过15寸(分辨率:1920*1080)真彩屏幕和控制按键可对录播系统直接进行可视化操作,系统提供多种的视频接口。   便携式录播系统采用一体化嵌入式系统设计,结构精简,集数据采集、数据处理发布、管理于一体;一体化机箱设计,采用了优化处理、进一步的提升了系统的处理能力;嵌入式系统设计稳定可靠、性能优化。数据采集使用了高端的硬件采集芯片,对模拟的视音频、VGA信号进行采集/编码,处理后全部为数字化信息。   实时导播技术能够充分表现实时编辑的魅力,让所有的信号源通过导播编辑之后进行直播和录制。   集中式的管理方式,通过IE浏览器就可以完全管理所有的功能,支持远程管理模式,管理者可以在网络连通的地方都能够登录系统、管理使用;使用电脑设备就能直接收看现场直播。   常态化录播便携版   产品优势   紧扣用户需求,把握建设目标。根据系统建设目标,系统设计要求遵循便携性、可靠性、稳定性、先进性、开放性和易用性的设计原则,并紧紧围绕国家精品课程建设的核心目标,也就是说系统设计必须满足国家精品课程教学录像上网技术标准。在此前提下,系统具备轻便、易用,接入设备多、接线少的特质。   Ø 稳定性:系统内置冗余设计,策略调度防死锁机制,便携录播主机采用嵌入式一体化设计,主机箱、显示器、软件部分等进行无缝融合,主机可7*24小时工作;   Ø 易用性:人性化设计,简单操作,录播主机使用“一键”录播功能,并且根据实际应用,提供以下控制方式:   A、摄像机云台控制器,能够控制摄像机的云台和镜头;   B、5路输入画面预监功能,实时监看每路信号输入通道;   C、提供操作杆,将录播的所有功能体现在操作杆上,进行硬件导播、录播控制;   D、具备“录制、停止、重启”功能按钮,操作非常便捷;   E、具备“手动、自动”控制模式,可实现真正的无人值守录制。   Ø 先进性   A. 具备图像跟踪功能,主机嵌入式跟踪控制软件,所有的摄像机接入均可实现自动跟踪功能;   B. 便携式主机具备100个点的同时在线直播数量;   C. 采用低功率供电:12V弱电供电,不会出现主机过热而导致死机的情况;   D. 主机集成摄像机控制、录播控制、特技切换控制功能,真正实现“一机多用”功能;   E. 能够外接航拍设备,实现多角度、立体式拍摄。   Ø 灵活性:   A. 搭建灵活,10分钟内完成所有设备的搭建,即搭即用,无需繁琐的调试工作;   B. 支持跨网段直播;   C. 自动化程度高,切换为自动模式后,可实现无管理员的情况下,自动导播切换和录制。   Ø 易维护性   所有设备均采用标准化、一体化设计,安装布线等均按照国家相关规定执行,最大减少故障率。   功能特点   l 一体化嵌入式设计界,稳定可靠,不会出现病毒的干扰;   l 主机支持100个点的在线高清直播;   l 非云台实现教师跟踪、学生定位功能,可实现无人值守;   l 3路视频信号输入与自动导播切换;   l 自动/手动双模式切换,简单实用   l 10分钟完成搭建,即搭即用;无需繁琐的调试工作;   l 跟踪、导播、录制、直播一机完成;   l 集成控制键盘,可灵活控制云台、镜头;   l 独创4G无线传输,可通过互联网直播。   产品参数 功能模块 描述 系统架构 嵌入式架构,linux操作系统 显示屏 15寸液晶显示屏幕,分辨率:1920*1080 显示画面预监: 视频输入 3路HD-SDI信号输入 视频输出 HDMI输出,VGA输出 音频输入/输出 双声道输入,本地监听输出 电源 12V 直播数量 100个 控制键盘 自主研发38键控制 控制摇杆 自带控制摇杆,按键控制拉近/拉远 跟踪功能 自带1路视频的跟踪功能 控制切换 具备手动/自动控制功能 一键控制 具有“开始/停止”按钮
杭州凡龙科技有限公司 2021-08-23
PowerCreator便携录播机A系列
产品详细介绍PowerCreator便携录播机A系列开放式pc架构设计,高性能,可扩展升级系统稳定,操作方便,支持winxp、win7、win10操作系统支持有线和无线传输,无线距离能达到200米以上摄像机支持多种控制方式,可外接摇杆音频
北京翰博尔信息技术股份有限公司 2021-08-23
微型便携投影机
产品详细介绍最小,最轻,仅1.5公斤 真实SVGA/XGA分辨率,可兼容至UXGA超高分辨率 手动缩放/聚焦 ECO环保节能模式
大连澳视科技有限公司 2021-08-23
基于协调一致性的配电网络分布式电源控制方法及系统
一种基于协调一致性的配电网络分布式电源控制方法及系统,包括提取需向配电网注入的无功功率, 形成完成向配电网注入无功功率目标的分布式电源的集合,形成协调一致性控制无功功率分解的矩阵, 计算集合中各个分布式电源的无功功率注入设定值,电压监测装置通过双向通信线路向相应分布式电源 传送无功功率注入设定值,各分布式电源根据该值产生相应的无功功率注入至配电网,使得注入无功功 率总和满足需求。该控制方法无需中央控制器,分布式电源能够自发进行输出无功功率的调节
武汉大学 2021-04-14
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