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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
ClassIn LMS教学管理平台,是以教学为核心的互动教学管理平台
1、将课堂班级转变成学习型社群;不仅有学习活动的互动、交流;也有学习资源、信息的分享,满足课前备课设计,课中互动教学,课后作业巩固等全流程设计; 2、协助教师突破传统教学限制,实现混合式、翻转式、交互式等创新教学策略; 3、提升教师教学质量、激发学生学习兴趣; 4、为学校提供完整解决方案,达成「教、学、管、评、测」一体化的教育信息化建设目标。
北京翼鸥教育科技有限公司 2021-12-08
肉羊高效育种关键技术—肉用型种羊生产管理计算机软件
一、成果简介 该软件以Access为开发平台,已VB为开发语言。软件包括数据录入、数据管理、选育管理、信息查询、报表、管理提示、参数设置、权限设置等9个功能模块。该软件是在国家“十一五”课题支持下取得的成果。 该软件将羊的选育与日常管理相结合,针对我国引进肉羊品种繁育中存在的只繁不育、近交严重等关键问题,软件开发了选育提示和羊群近交估计模块;针对羊场选育数据量大,纸质或电子表格式积累数据
中国农业大学 2021-04-14
新冠肺炎感染风险大数据评估模型
疫情防控,快速识别出潜在的感染者是关键。近日,西安交大管理学院刘跃文副教授研发出新冠肺炎感染风险的大数据评估模型,可基于旅行大数据,综合计算新冠肺炎感染风险指数和级别。该模型在云南省全面推广应用,大幅度提升了防控一线现场核查工作的效率,在一定程度上控制了疫情传播风险,得到了云南省委、省政府领导的高度认可。 当前,在阻断新型冠状病毒传播的工作中,存在三个盲区也是关键点,严重影响着疫情防治的效果,即:一是很难知道某个人是否在公共交通工具及场所中与已确诊人员或疫源地人员接触过;二是个别人员近期到过疫源地或接触过确诊人员,但是毫不在意,不汇报也不主动自我隔离;三是个别人员甚至刻意隐瞒自己曾到过疫源地或接触过确诊人员的历史。为此,上述三种类型人员给疫情防治工作带来了巨大的挑战,使其无法开展有效核查,也无法有效规避风险。据刘跃文介绍,2月4日,新型冠状病毒感染风险的大数据评估模型及系统在云南省正式上线应用,基于个人的旅行数据,自动分析其是否到过疫源地、是否与疫源地人员接触、是否与已感染病例接触等多项指标,利用贝叶斯方法,计算其感染新冠病毒的可能性指数,并预警高风险人员。
西安交通大学 2021-04-10
工业大数据分析平台与应用
研制背景:企业数据处理与数据分析需求在扩大,数据投入在持续增加;数据种类多,数据量大,潜在价值高;使用者难以有效地操作使用;业务复杂,调参静态组合参数过程繁琐; 平台技术: 微服务的构建方式,微服务、前后端完全分离。 分布式开发框架——SpringCloud Web开发框架——SpringBoot 、VUE(ELE) 机器学习算法框架——R、Spark集群计算 数据存储工具——Mysql、JPA、Hadoop(集群) 中间件: RabbitMQ
山东大学 2021-05-11
基于区块链数据挖掘的骗局预警模型
目前,有许多基于区块链技术的骗局存在。为了给投资者在区块链技术投资时提供风险提示,inpluslab通过搜集各种骗局信息,利用区块链中记录的公开交易记录,使用机器学习和数据挖掘技术构建了基于区块链的骗局预警模型。
中山大学 2021-04-10
南开深海行业领域大数据智能分析平台
南开深海大数据智能分析平台,是面向公共安全、电子政务、医 疗卫生、金融保险等行业领域的大数据智能分析平台。在处理多源异 构大数据问题上,平台具有先进的信息融合与深度分析技术,其中包 括异质多源行业领域大数据的融合处理、异构行业领域大数据的存储 管理、面向行业领域大数据的深度分析等关键共性技术;此外,平台 为行业领域大数据的智能分析提供支持,有效辅助管理部门感知、响 应、追踪与处理各类事件。已申请相关软件著作权两项:《南开深海行 业领域大数据智能辅助决策平台》、《大数据多任务调度计算平台》。以及相关专利一项:《一种多源异构行业领域大数据处理全链路解决 方案》。 项目特色:  平台提供了多源异构行业领域大数据处理的全链路解决方案, 覆盖了数据的全部生命周期,包括数据抽取、数据转换、数据 加载、数据挖掘、数据存储、数据可视化等步骤。  平台提供了高性能的多源异构行业领域大数据的清洗集成方 法以及特有的三层存储模型,实现了对行业领域信息的实时清 洗、高度融合以及高效存储管理。  平台提供了适用于海量异构行业领域大数据的多层次多维度 数据分析与知识发现方法,此外平台还支持自定义方法,具有 很强的扩展性。  平台提供了集群管理及多任务调度管理的功能,适用于不同级 别的用户群体的使用需求。 
南开大学 2021-04-11
智能物联大数据分析决策系统
“智能物联大数据分析决策系统”是以复杂装备及过程在工程现场的指挥决 策为需求、以对大规模运行工况进行智能化分析与决策作为切入点、以对使用先 进物联手段获取到的装备过程运行监测数据进行采集、处理、分析、呈现、交互 等为途径,完成了 “大规模的系统装备运行监测数据的完整实时存储与检索”“大 数据环境下运行监测数据的智能分布式交互处理”“利用运行监测数据深度解析 直观呈现系统装备运行状况”“具有多层级特征的系统装备运行监测数据的云架 构服务平台”等系统性研究,研发了一系列具有自主知识产权的智能物联大数据 分析决策关键技术,以此为基础申请了 53项发明专利(其中授权21项),发展 成为了相应的方法体系,并在航天测试发射任务、智能消防综合服务、热轧无人 化行车生产、机电设备安装调试及运维等多类对象及场景中进行了指挥控制、在 线监测、诊断评估、决策支持等方面的系统级应用。成果针对系统装备运行提供了智能化的决策和监控手段,为系统装备运行工 况监测和运行机理认识和发现形成了完备的数据基础和先进的技术支撑。
重庆大学 2021-04-11
轨道交通大数据分析服务平台
重庆轨道交通从单线运营向线网运营转型,其规模和复杂性提升的同时,也 对轨道交通的网络化管理和运营提出挑战。两路口、牛角沱、大坪等轨道交通站 点经常出现客流过度饱和状态,尤其是工作日早、晩高峰时段、大客流事件和突 发事件情况下。由于缺乏轨道交通路网内详实的客流分布特征和精准的客流预测 手段,运力配置方案、客运组织方案、地铁站内紧急突发事件的预警及疏散方案 也难以有效制定,致使乘客滞留、造成安全隐患。无论是从轨道交通运营安全角度,还是社会经济效益角度,以轨道交通客流 大数据为基础,依托公共交通大数据平台,分析客流分布特征,实现短期客流精 准预测,为运力配置、客运组织、突发事件预警及疏散提供有效保障,指导运营 优化,提高运输效率,控制运营成本,已成为全面提升重庆市轨道交通运营水平 亟待解决的重点、难点问题。
重庆大学 2021-04-11
轨道交通大数据分析服务平台
重庆轨道交通从单线运营向线网运营转型,其规模和复杂性提升的同时,也 对轨道交通的网络化管理和运营提出挑战。两路口、牛角沱、大坪等轨道交通站 点经常出现客流过度饱和状态,尤其是工作日早、晩高峰时段、大客流事件和突 发事件情况下。由于缺乏轨道交通路网内详实的客流分布特征和精准的客流预测 手段,运力配置方案、客运组织方案、地铁站内紧急突发事件的预警及疏散方案 也难以有效制定,致使乘客滞留、造成安全隐患。 无论是从轨道交通运营安全角度,还是社会经济效益角度,以轨道交通客流大数据为基础,依托公共交通大数据平台,分析客流分布特征,实现短期客流精 准预测,为运力配置、客运组织、突发事件预警及疏散提供有效保障,指导运营 优化,提高运输效率,控制运营成本,已成为全面提升重庆市轨道交通运营水平 亟待解决的重点、难点问题。 本成果以历史客流数据分析研究为起点,通过轨道交通客流预测,为轨道交通运营优化提供科学依据,以提高轨道交通服务质量,方便市民出行,为重庆市新发展需要创造更大经济效益和社会效益。
重庆大学 2021-04-11
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