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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
【高教前沿】东莞理工学院校长马宏伟:地方应用型高校卓越工程师培养的“东莞理工模式”
未来十年,地方应用型高校需要快速提升办学能力,尤其要注重与城市产业的共生共荣,我认为这是此类高校分类发展和综合改革的重要方向。
中国教育在线 2025-07-16
安徽省可再生能源建筑应用关键技术与应用标准研究
该项目依托获批的“国家智慧城市专 项试点” ,按照“1+18+N”(1个省级平 台、18个市级平台、N个高校、医院站级) 的模式,构建全省统一的“公共建筑能耗 监管云平台” ,最终实现我省能源总消耗 下降5%~10%的管控目标。该项目采用 “互联网+能源管理”的技术创新,实现 了覆盖全省的、可持续运行的“能源管理 云”平台,这一系列创新的模式被称为 “安徽模式” 。
安徽建筑大学 2021-01-12
一种基于超声波激发过硫酸钠脱除烟气汞的方法及系统
高校科技成果尽在科转云
江苏大学 2021-04-10
一种用于高超声速飞行器或发动机的综合热管理系统
本发明公开一种用于高超声速飞行器或发动机的综合热管理系统,包括散布在飞行器上需冷却的高温装置上的分布式集热器,分布式集热器的出口通过管路连通至自身进口形成闭路循环
北京航空航天大学 2021-04-10
一种冰核蛋白-超声波协同提高柑橘汁冷冻浓缩晶体成核温度的方法
已有样品/n一种冰核蛋白-超声波协同提高柑橘汁冷冻浓缩晶体成核温度的方法。  成果简介:一种冰核蛋白-超声波协同提高柑橘汁冷冻浓缩晶体成核温度的方法,属于食品工程技术领域。本发明具体涉及在-15-20℃下通过冷冻浓缩法来制备柑橘浓缩汁,将10-50μg/mL冰核蛋白溶解于柑橘汁中,同时施加频极电流为0.2-0.5A的超声波,超声波频率为25MHz,超声波处理时间为0.5-2min,通过适当的搅拌使柑橘汁受到均匀的超声波作用,能够提高柑橘汁冷冻浓缩晶体成核温度5-8℃,并且快速形成冰晶。本发明方法节能
华中农业大学 2021-01-12
贵州工程应用技术学院
贵州工程应用技术学院创建于1938年,历经贵州省立毕节师范学校、毕节半耕半读师范学校、毕节师范专科学校等时期。1993年,教育部定名为毕节师范高等专科学校。2005年3月,毕节师范高等专科学校与毕节教育学院合并组建毕节学院,成为全日制普通本科高等学校。2014年5月,经教育部批准,毕节学院更名为贵州工程应用技术学院。学校占地面积1300余亩,教学科研仪器设备总值超过1.2个亿,纸质图书103.38万册,电子图书128.24万册,中外文数据库20个。学校设有13个教学学院、1个教学部、52个本科专业,涵盖工学、理学、教育学、文学、管理学、艺术学等9个学科门类。有来自全国15个省、区、市的全日制在校生11578人。现有教职工879人,其中博士78人、硕士394人、正高职称74人、副高职称284人。教师中有省管专家3人、市管专家12人;全国优秀教师2人、省级优秀教师4人、省级教学名师3人。学校现有1个区域一流建设培育学科,1个省级特色重点学科,3个省级重点学科,4个省级重点支持学科,以及1个院士工作站,1个省级众创空间,3个省级特色重点实验室,1个省级2011协同创新中心,4个省级工程中心,6个省级科技创新人才团队,2个省级教学团队,1个省级特色专业,6个省级综合改革专业,2门省级精品课程,建有1个国家级大学生校外实践教育基地,2个省级产学研基地。近三年来,承担了百余项国家级、省部级科研项目。面向未来,贵州工程应用技术学院秉承“艰苦创业、不断进取”的办学精神,坚持以兴学育人为根本,以培养服务工业化、城镇化建设等需要的一线工程师和服务基础教育需要的一线教师为目标,立足毕节、服务贵州、面向全国,不断深化产教融合、校企合作,深化教学改革、提升教学质量和办学水平,努力建设特色鲜明的高水平应用技术大学,为实现贵州与全国同步全面建成小康社会作出更大贡献。
贵州工程应用技术学院 2021-02-01
赤峰应用技术职业学院
赤峰应用技术职业学院成立于2020年,是经内蒙古自治区人民政府批准、国家教育部备案、公办全日制普通高等职业院校,是一所以培养高级应用型人才为目标,集现代农牧类、现代服务类、教育类、医疗卫生类等专业于一体的有特色、高水平、现代化的综合类高职院校。办学条件学院坐落于内蒙古自治区赤峰市松山区农研地区。学院规划占地800亩,总建筑面积25万平方米,总投资9.2亿元。学院现有建筑面积7.8万平方米,建有教学楼、实训楼、公寓楼、图书馆、体育场、餐厅等教学基础设施。院内建筑布局合理,整洁幽雅,绿荫环绕,环境怡人,完全满足建院初期学生学习、生活的需要。正在建设实训楼、宿舍楼、体育馆、食堂等建筑面积9.5万平方米于2021年投入使用。其余建筑均于2021年开工,2022年全部建成投入使用。学院投资1.2亿元用于实验实训室建设和设备购置。目前,已建成动物疾病诊治中心、设施农业示范基地等校内生产性实训基地;建有机械设备、护理、学前教育、计算机、无人机、电子商务、旅游服务等70多个装备先进的专业实训(验)室,实训设备3万多台(套),理论授课与实训课时达到1:1。图书馆藏书16万多册。正在建设中的赤峰应用技术职业学院附属医院将于2021年投入使用。师资队伍学院举全市之力精心打造一支品德高尚、专业教学经验丰富的师资队伍。现有教职工400余人,副教授以及上120余人。就业保障学院秉承以“就业为导向,高起点建设,高水平发展,高质量就业”的办学理念,坚持“高级技术技能型人才”的培养目标,突出“校企融合”和“就业导向”特色,企业深度参与培养全过程,实现了“先就业,后招生”的学生就业体制。目前,我院与山东威高集团、澳亚牧业集团、牧原股份、正邦科技、赤峰市中蒙医院、华为技术有限公司等30多家知名企业签订了合作办学协议,搭建了稳定的就业平台,使每位学生都能找到理想的工作。赤峰位置优越,交通便捷,地处内蒙古、河北、辽宁三省区交界,是内蒙古距离出海口最近的地区。随着赤峰至北京、沈阳高铁通车,立体交通体系基本形成。利用傍京临海的优势,使赤峰逐渐成为区域发展的核心、物流集散的枢纽、科创发展的中心、人才聚集的高地,为有志之士创业发展奠定良好的基础。赤峰历史悠久、人口众多,农牧、旅游、教育、医疗卫生事业蓬勃发展,应用型人才供不应求。利用各种资源优势,赤峰市政府精心打造的“冶金、清洁能源、现代农牧业、文化旅游、现代服务业和新兴产业”等“六大产业”彰显效力,数个百亿产业项目即将建成,众多国内知名企业入驻赤峰,为莘莘学子毕业后提供广阔就业空间,为我院各专业学生毕业就能高端、高薪、体面就业提供了有利保证。 学院网址: www.cfyyzy.cn微信公众号: cfyyjszyxy咨询电话: 0476-5893322 李老师:13847662969 0476-5896647 刘老师:19947168123
赤峰应用技术职业学院 2021-02-01
谷子SiASR4基因及应用
本发明提供了谷子SiASR4基因及其应用,属于植物基因工程技术领域。本发明首次克隆得到与植物逆境胁迫相关的SiASR4基因,其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示,将所述基因转化到植物中可提高植物抗逆性。本发明还提供了用于PCR扩增及检测SiASR4基因的特异引物对,其核苷酸序列如SEQ ID No.2‑3所示;用于实时荧光定量PCR检测SiASR4基因的特异性引物对,其核苷酸序列如SEQ ID No.4‑5所示。本发明的SiASR4基因可用于植物抗逆新品种的培育,具有广阔的应用前景。
中国农业大学 2021-04-11
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