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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
一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法
本发明公开了一种基于电压信号复合前馈的构网型VSG输出功率解耦方法,涉及电力电子控制技术领域,对构网型VSG功率同步控制的变流器输出电压信号复合前馈实现构网型变流器并网系统及实现变流器输出功率解耦的方法。包括构网型VSG功率控制模块、电网参数检测单元、线路阻抗观测器、虚拟阻抗压降前馈环路以及电压信号二次前馈环路。本发明的复合前馈控制策略结合虚拟阻抗和电压幅值与功角补偿,显著减弱了有功与无功功率的耦合作用,实现了高效解耦,适用于复杂电网环境。
南京工程学院 2021-01-12
星恒电源锰系多元复合锂和三元材料动力电池生产线
星恒电源股份有限公司成立于2003年12月,拥有以锰系多元复合锂为核心,包括锰系多元复合锂和三元材料的多条动力电池生产线,是国内知名的动力锂电池高新技术企业。历经16年发展,星恒已开展全球化产业布局,在苏州基地的基础上,星恒已在安徽滁州苏滁现代产业园投建滁州星恒,同时欧洲子公司、印度子公司相继成立。公司拥有以院士领衔的技术研发团队,掌握超级锰酸锂、动力电池梯次利用的核心技术;拥有国际知识产权锰酸锂(专利号:01134448.2);拥有67项专利,实用新型专利42项,发明专利17项,外观专利8项;承担过11项“863”电动汽车重大专项课题,2项“973”课题,13项国家课题。点击上方按钮联系科转云平台进行沟通对接!
中国科学技术大学 2021-04-10
一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法
本发明公开了一种考虑逆变型分布式电源接入的配电网故障区域定位算法,包括如下步骤:(1)建立恒功率控制方式下逆变型分布式电源故障特性分析模型;(2)根据配电网中联络开关、断路器等开关器件的分布特点对配电网进行分区处理,使用图论的理论分析方法,建立配电网的图模型,并设定配电网的电流参考方向;(3)利用设定的配电网电流参考方向以及断路器处保护装置上传的故障信息,通过矩阵运算求取故障判断矩阵,实现故障区域的定位。本发明能够满足分布式电源接入,无需动作值整定,具备一定拓扑结构自适应的能力。
东南大学 2021-04-11
轨道车辆用15kW高频隔离直—直交换直流110V控制供电 电源
目前铁路机车车辆辅助用电方面采用先进的直流 600V 集中供电、而后由客车分散变流 供电方式,在机车或客车上都需要由直流 600V 变换到直流 110V 的控制电源。这种直― 直变换均采用高频隔离变频器方案来实现,本成果研制了机车动车用 15kw 高频隔离直 —直变换 110V 控制电源。只要将方案中 IGBT 器件阻断电压等级提高,适当变换方案就 可开发用于城市地铁轻轨车辆用高频隔离 DC/DC110V 控制电源。
同济大学 2021-04-13
基于 FIR 数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装置
本实用新型涉及功率放大器技术,具体涉及基于 FIR 数字滤波器原理的数字幅频均衡功率放大器装 置,包括依次连接的信号预处理模块、前级放大模块、数字幅频均衡模块、DAC 后级滤波模块和功率 放大模块,与数字幅频均衡模块连接的 FPGA 模块,以及与 FPGA 模块连接的触摸屏模块。该放大器装 置基于 FPGA,以嵌入式处理器 NIOSⅡ为控制核心,输出功率可达到 10W,电路效率达 66%,经过数 字幅频均衡处理后,以 10KHz 时输出信号电压
武汉大学 2021-04-14
一种用于模块化串联的电磁轴承用的开关功率放大器
本实用新型公开了一种用于模块化串联的电磁轴承用的开关功率放大器。包括数字控制器、电流传感器、信号调理电路和至少一个功率模块,功率模块以模块化方式串联后的两端作为电压输入端,电流传感器和负载串联后作为输出端连接在功率模块中,电流传感器的输出端经信号调理电路与数字控制器连接,数字控制器连接各个功率模块,并控制各个功率模块之间的连接和每个功率模块的内部导通状态。本实用新型能灵活选择投入使用实现开关功率放大器的最优性能,功率模块统一设计,更换方便,排除故障简单,在低电压工作场合用本实用新型比用高电压器件的功放器件的工作效率更高,损耗更小。
浙江大学 2021-04-13
一种基于笔记本电脑电源适配器的手机直充充电器
本实用新型涉及手机充电技术领域,具体涉及一种基于笔记本电脑电源适配器的手机直充充电器, 包括笔记本电脑电源适配器,还包括盖板、两孔电源插口和按压式开关;笔记本电脑电源适配器外壳上 开有与盖板形状、厚度相同的凹槽,凹槽内底部分别安装两孔电源插口和按压式开关,凹槽上安装可开 合的盖板;笔记本电脑电源适配器的进线、两孔电源插口和按压式开关电连接。该手机直充充电器解决 了某些场所下由于电源插座紧张电源插座尺寸限制,导致无法为手机充电以及利用笔记本电脑
武汉大学 2021-04-14
分布式电源接入对配网三段式电流保护影响的评估方法
本发明公开了一种分布式电源接入对配网三段式电流保护影响的评估方法,基于规则库实现,规则 库中包含若干条顺序执行的规则步骤,这些一般性的语义规则适用于任意的配网系统和分布式电源接入 情况,且每条规则通过描述性语言指导操作者该如何构造短路场景,并选择哪些保护的 I、II 或者 III 段 进行校验。这样,操作者无须根据所研究的系统来分析确定校核步骤,只要顺序执行规则库中的规则步 骤便能高效准确地判断分布式电源接入方案对保护的影响:当规则库中的所有规
武汉大学 2021-04-14
一种UPFC接入系统的方法、UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法
本发明公开了一种UPFC接入系统的方法,将并联换流器通过并联耦合变压器Tsh与节点k相连,节点k通过变电站变压器T进行升压,接入到串联侧线路母线上,第一串联换流器通过第一串联耦合变压器Tse1连接在第一回线路i1j1上,第二串联换流器通过第二串联耦合变压器Tse2连接在第二回线路i2j2上,第一串联换流器和第二串联换流器均连接直流电容C1两端,且第一串联换流器和第二串联换流器均耦合连接并联换流器。本发明还公开了UPFC五节点功率注入模型及潮流计算方法。本发明可以对串联侧两回输电线路分开实现潮流控制,实现N?1故障下单回线路的断面潮流控制,并且该模型并联侧接入低压侧,提高了接入节点电压水平,能够体现并联侧节点及其后续线路的影响。
东南大学 2021-04-11
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