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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
MXY5008光纤耦合及光无源器件参数测试与 光纤端面处理熔接实训系统
一、产品简介        光纤通信作为一门新兴技术,它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。近年来发展速度快,已被广泛应用到军事通信、民用通信等各种领域,是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。在光纤的使用过程中,光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要。其中存在着两种主要的系统问题:1、如何从多种类型的发光光源将光功率耦合进一根特定的光纤;2、如何将光功率从一个光纤发射出来后经过特定的装置耦合进另外一根光纤。光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件,也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法。为此公司研制出本实验系统,让学生了解和认识光纤耦合的相关参数和特性、光无源器件的相关参数及测试方法等,通过实验平台的搭建,可以让学生更深刻的了解,也能锻炼学生校准光路等方面的动手能力,是学校金工实习(工程实习)与工程检测的不二之选。 二、实验内容 650nm激光器与光纤耦合实验 1550nm光纤激光器与光纤耦合实验 相同模式光纤之间耦合实验 不同模式光纤之间耦合实验 光源与显微物镜及准直器耦合特性对比实验 光纤转换器测试实验 光纤变换器测试实验 光纤耦合器测试实验 光纤隔离器特性测试实验 波分复用器和解复用器测试实验 可调光纤衰减器测试实验 光纤机械光开关特性测试实验 光纤偏振控制器特性测试实验 光纤偏振分束器(PBS)性能能参数测试实验 不同种类光纤、光缆及光器件认知和操作实验 熔接机原理及使用实训操作实验 剥纤、清洁、切纤及光纤接续实训操作实验 手动模式下,光纤熔接实训实验 自定义模式下,光纤熔接实训实验 光纤端面处理基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光功率耗损法对光纤熔接质量测试 三、实验配置参数 1、光源:波长1310±20nm,1550±20nm;输出功率:1-2.5mw,连续可调;输出端口:FC/PC;稳定性<0.5db(5h);光源类型:LD光源; 2、光功率计:波长范围800-1700nm;输入接口:FC 校准波长:1550nm,1310nm; 3、偏振控制器:插入损耗<0.05dB;消光比>40dB;回波损耗>65dB; 4、光纤机械光开关:插入损耗:1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ,P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗>50dB ;开关速度:≦8ms ; 5、高隔离度光纤隔离器:最大插入损耗:0.35dB ;回波损耗:≧50dB ;隔离度:≧30dB ; 6、光纤耦合器:分光比:50% : 50% ;最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器:隔离度:1310nm :31.8% ;1550nm :34%;插入损耗:1310nm :0.30%;1550nm :0.34% ; 8、光纤可调衰减器:0-30db可调; 9、软件:配套仪器使用,数据采集处理; 10、光纤熔接机:适用光纤:SM (单模), MM (多模), DS (色散位移)光纤, NZDS (非零色散位移,即G.655光纤),BIF/UBIF(G.657); 光纤切割长度:8-16mm, 被覆光纤直径250µm,16mm,被覆光纤直径250µm-1000µm;平均接续损耗:0.02dB(SM)、0.01dB(MM)、0.04dB(DS)、0.04dB(NZDS);显示:高性能5.6英寸彩色LCD显示屏,提供清晰的数字图像显示;电极寿命:2500次;锂电池容量:典型熔接250次,充电时间3小时,可在充电时使用;电源:交流适配器输入电压100-240V  50/60Hz,输出电压:DC13.5V /5A,直流输入电压11.1v ( 内置锂电池8800mAh ); 四、实验目的  1、了解光纤连接器及其原理、种类,实验操作进行连接器参数测量; 2、掌握光纤头平端面的处理技术。 3、掌握光纤之间的耦合、调试技术,了解光纤横向和纵向偏差对光纤耦合损耗的影响。 4、掌握光纤熔接的基本技术。 5、熟悉光纤型号及结构,掌握其装配方法、使用环境及保护措施等;
天津梦祥原科技有限公司 2021-12-17
干法制备氧化锆高性能粉体、牙科用氧化锆瓷块及全瓷义齿制备技术
牙科陶瓷具有优良的光传播和光反射性能,可以再现自然牙半透明深度和色深度,有良好的生物相容性,磨耗性接近牙釉质、不导电、不产生CT和MRI的伪影、X射线透射,化学性能稳定、在口腔环境中不降解,抛光和上釉的瓷面光洁,菌斑不易附着,且陶瓷修复体美观,是最具发展潜力的牙科修复体材料。
北京大学 2021-02-01
一种用于超级电容器电极材料的纳米氧化镍的制备方法及其制备的纳米氧化镍
本发明公开了一种用于超级电容器电极材料的纳米氧化镍的制备方法及其制备的纳米氧化镍,首先将NiCl2·6H2O与氯化胆碱基深共熔溶剂混合,得到质量浓度为10~30g/L的溶液Ⅰ;加热至120~150℃,将100~300份的去离子水与1000份溶液Ⅰ混合,反应0.5~2h,经离心分离得到沉淀物,再经洗涤、干燥、煅烧后,得到所述的纳米氧化镍。本制备方法条件温和、耗时短,适合大规模工业化生产;制备得到的花状纳米NiO的晶粒粒径小于10nm,粒径分布均匀且比表面积大,以其作为电极材料制备的超级电容器,具有较高的可逆容量和循环性能,3000次充放电循环后比容量仍稳定在460F/g附近。
浙江大学 2021-04-11
一种制备咪达那新片的方法
本发明公开了一种制备咪达那新片剂的方法,取处方量的填充剂、崩解剂和粘合剂,混合均匀,得辅料备用;将处方量的咪达那新和助溶剂分散溶解于无水乙醇中,得主药备用;将主药均匀喷洒在辅料中,加入润滑剂,混合均匀,测定中间体含量,压片,即得。本发明的咪达那新片剂制备方法采用喷枪将主药喷入预先混合好的药用辅料中,很好的解决了片剂在药物含量低的情况下的均匀度问题,此外,采用低水分的填充剂作为咪达那新片的填充剂无需烘干工艺直接压片,该直接压片工艺较湿法制粒、流化床、沸腾制粒、喷雾干燥等工艺更简单易行,适合工业化生产,有利于产品质量的控制和节能降耗,降低生产成本,具有很好的实用性。 
沈阳药科大学 2021-05-04
一种水溶性大豆多糖的制备方法
本发明公开一种水溶性大豆多糖的制备方法,即将除去低温豆粕中大部分蛋白组分后得到的湿残渣按照1:3-10的料水比添加水,调pH为2.0-10.0,用微波-超声波协助提取器进行提取,控制微波功率为275w,超声波功率为160w,时间为1-30min,提取完成后,离心,将上清液浓缩至原体积的1/4后依次用75%,95%和无水乙醇进行洗涤,沉淀,室温下静置,离心,真空冷冻干燥得到分子量为1200-2400kDa水溶性大豆多糖.本发明的一种水溶性大豆多糖的制备方法,以工业低温豆粕为原料,提取工艺能耗低,可明显缩短提取时间,提高提取率,是一种环境友好的水溶性大豆多糖提取方法.
上海理工大学 2021-05-04
一种超疏水纤维毡及其制备方法
一种超疏水纤维毡及其制备方法,包括将纤维毡依次于丙酮、无水乙醇以及去离子水中超声清洗,然后干燥;将室温固化氟碳树脂(FEVE)和双组份刚性聚氨酯树脂(SRP?FC)加入到有机溶剂中,搅拌均匀后,形成稳定的树脂溶液;将疏水性气相二氧化硅纳米颗粒和氟硅烷直接投入乙醇中,超声分散即配成超疏水面漆溶液;将清洗后的纤维毡首先放入底漆树脂溶液中,浸渍后取出,挤压出多余树脂和溶剂,干燥后在面漆溶液中通过浸渍提拉的方式,在经过树脂处理后的纤维毡上形成超疏水涂层,再干燥固化,从而获得防污防潮防霉超疏水纤维毡。
东南大学 2021-04-11
多功能全降解薄膜及功能材料制备技术
该成果探讨了煤的结构参数与煤光催化氧化反应性、光-生物耦合降解的关系及控制方法,并基于煤特殊的物理化学结构,以及光敏化和光氧化降解特性,采用聚合物共混原理成功开发了一项多功能降解薄膜母料制备及功能材料制备技术。首次将煤作为光降解控制试剂应用于新型光降解薄膜制备,该成果对用光催化氧化、光-生物耦合方法进行煤温和定向转化有着重要科学和实际意义。获陕西省科学技术进步二等奖1项,中国煤炭工业协会科学技术进步二等奖1项,获国家发明专利3项。 在渭北及新疆等地进行了薄膜农业田间试用,本项目薄膜对农作物如玉米、棉花等生长有良好的促进作用,降解性能满足实际要求,降解后对土壤无不良影响,并具有保氮和降草等功能,降解薄膜土壤背景分析通过了农业部食品质量监督检验测试中心(石河子)质量检测。
西安科技大学 2021-04-11
一种碱性脱漆剂及制备、使用方法
该项目(发明专利:专利号:ZL20051012641.4)采用氢氧化钠溶液为主体系,添加表面活性剂、添加剂和辅助添加剂混合而成,获得一种成本低、毒性低、脱漆速度快、对基体马口铁片腐蚀极小、环境友好的脱漆剂。利用本脱漆剂对制皇冠盖用马口铁废料的脱漆实验表明:在实验温度为50~100℃范围内,可以在十几分钟内将漆层脱除干净,脱漆后的马口铁表面光滑洁净,金属锡回收率大于99%。脱漆剂可以重复使用,10mL脱漆剂可脱除20g以上的马口铁漆层容量 应用范围:本脱漆剂用于金属锡表面的聚酯类漆层,包括金属锡和马口铁及其他含锡金属表面漆层的脱除。
北京科技大学 2021-04-11
超重力场下制备复合陶瓷涂层技术
一种在超重力场中制备纳米和纳米复合陶瓷涂层的方法,涉及纳米复合陶瓷材料的制备。将制备好的复合陶瓷涂层的溶液注入离心装置,离心桶的转速逐渐调到1000~20000转/分钟,保持1~100分钟,之后在稳定的转速下,逐渐分级提高加热炉的温度到200~1000℃,保温10~600分钟,接着冷却到室温。通过在离心装置中产生的超重力场,使溶液中的胶粒、化学沉淀物,以及陶瓷粉、陶瓷纤维、金属粉、金属纤维受到一个与基体表面垂直的力,挤压到样品表面,并通过温度逐渐上升,使溶剂挥发掉,沉积物发生热解、氧化、烧结等过程,从而形成结构、成分和厚度可控,且结构致密的纳米陶瓷涂层,以及纳米陶瓷与微米的陶瓷粉、陶瓷纤维等复合的各种陶瓷涂层。金属管内制备出Al2O3-SiO2纳米-微米复合陶瓷涂层、Al2O3纤维-SiO2复合陶瓷涂层,在平面材料表面制备出多种纳米-微米复合、陶瓷纤维复合的各种厚度可控的陶瓷涂层。
北京科技大学 2021-04-11
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