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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
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
一种强一致性的分布式键值数据库系统及其读写方法
本发明公开了一种分布式键值数据库系统,包括客户端和数据 服务器集群,客户端包括哈希模块、定位模块和转发模块,数据服务 器集群包括多个数据区间,每个数据区间包括一个主节点和多个从节 点,主节点包括第一读模块、写模块、第一恢复模块、第一日志模块、 第一决议模块和第一存储引擎模块,哈希模块用于接收从客户发来的 写请求,并根据写请求的键将该写请求定位到数据区间,每个写请求 都具有一个系统自动分配的编号,定位模块用于将写请求定
华中科技大学 2021-04-14
一种定频波束扫描漏波天线及其波束扫描方法
本发明公开了一种定频波束扫描漏波天线及其波束扫描方法,所述天线包括介质基板,分别位于该介质基板正反两面的金属条带和金属地板以及位于介质基板正面的若干变容二极管;金属条带包括一组弧形渐变微带线结构和位于渐变微带线结构之间的人工表面等离激元结构;人工表面等离激元结构包括与渐变微带线结构连接的过渡段和位于过渡段之间的若干槽深周期变化的开槽单元;金属条带通过变容二极管和过孔与金属地板连接。 本发明通过对变容二极管容值的调整实现对平均表面阻抗的调制,且随着电压的改变能够实现波束定频扫描;另外本发明制造简单、操作方便、容易集成,只需要一步光刻过程,不仅节省造价,而且避免了多层结构引发的加工误差。
东南大学 2021-04-11
电动汽车分布式驱动轴向磁场定子无铁心高效永磁轮毂电机及其控制关键技术研发
作为一种新型分布式驱动方式,轮毂电机驱动技术颠覆了汽车传动产业,使得轮毂电机驱动成为纯电动汽车领域的一个重要研究方向。与传统集中式驱动汽车相比,轮毂电机分布式驱动电动汽车具有传动效率高、车内空间布置灵活、轴荷分布合理、驱动/制动系统独立可控、底盘结构简化、行驶稳定性强、车辆噪声低、再生制动回收率高等特点。轮毂电机驱动电动汽车能够体现出节能、安全、环保的汽车设计理念,代表着未来电动汽车发展的重要方向。  
南京航空航天大学 2021-04-14
一种基于分布式多光源的可见光多载波通信系统发射机设计方法
本发明公开了一种基于分布式多光源的可见光多载波通信系统发射机设计方法,包括如下步骤:(1)调制装置;(2)波束成形;(3)IFFT处理;(4)削波处理;(5)直流偏置;(6)数模转换;(7)LED阵列。本发明的有益效果为:(1)多光源可以同时为通信和照明系统提供无所不在的覆盖,在阻碍和遮蔽影响下更加鲁棒,可以提高数据速率和服务质量,增加调光灵敏度;(
东南大学 2021-04-14
天津移动携手华为、新天钢完成8T分布式Massive MIMO解决方案钢铁行业首次商用
近日,中国移动天津分公司携手华为,在天津市新天钢钢铁集团公司冷轧车间完成全球首个面向钢铁行业的5G8T分布式MassiveMIMO解决方案商用部署。
华为技术有限公司 2022-09-19
空间多波束光延迟网络
空间多波束延迟网络主要应用于光控相控阵天线内部的波束形成网络,通过分组多抽头延迟,使相控阵天线在空间形成多个空间波束。 该延迟网络通过微波光子技术,在光域对微波信号进行高精度多路分组延迟及多路合成,通过光延迟技术克服了电延迟技术(同轴电缆延迟线、声表面波延迟线、微波PIN二极管延迟线等)在延迟移相上存在的固有技术缺陷,可满足高频宽带信号的延迟移相及空间波束形成需求。同时,该技术还可应用于其他需要实现射频信号精确延迟及分配的系统当中。
电子科技大学 2021-04-10
空间光波束智能开关
该项目以大规模集成电路液晶硅处理器作为核心器件以及基于其空间光波束智能开关功能设计建造了两个准样机实验系统,其一是针对高性能计算机应用的高速集成光互连组件,其二是光通信网络中使用的节点开关 ROADM(可重构光上下路复用器)。互连损耗~6dB、 串扰≤-36dB、 传输数据率 10Gbps、 高稳定性、 高性价比。
扬州大学 2021-04-14
时间反演波束赋型在Massive中应用
“新型多天线传输技术”是5G移动通信系统亟待研究的关键问题之一。孕育其中的3D-MIMO技术则是亟需攻克的难点之一。据此,本技术成果依据3D-MIMO技术中的多用户智能波束赋型,研究Massive MIMO阵列对5G系统波束赋型性能的影响。TR通信可以利用复杂环境中的丰富多径来提高系统的信道容量,减小误码率等等。并且TR的空间聚焦特性能精确定位用户终端,所以TR Massive MIMO通信系统可以用在受阴影衰落较大的地区,例如位于密集高大建筑楼群的低层用户,由于巨大的建筑物遮挡阴影损耗,要想实现设备到设备之间的直接通讯很困难,而TR技术可以精确定位到传输终端,达到普通波束赋形达不到的效果。类似的环境还有山区高大山群的阴影衰落,信号衰减大的森林地区等等。此外,TR通信能够利用复杂环境中的丰富多径来提高通信系统的性能,所以在电磁波反射路径多的环境,自然环境比如地下车库,隧道等,人造环境比如模拟体验太空舱,金属装饰风格的办公室或者住宅等(见下图2)。在这些多径异常丰富的环境下,移动终端经常会出现接收不到信号等,这也是秉承随时随地接入网络宗旨的5G蜂窝移动通信系统亟待解决的问题。
电子科技大学 2021-04-10
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