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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
一种基于嵌入式无线网络的多节点电能质量实时监测系统
本实用新型公开了一种基于嵌入式无线网络的多节点电能质量实时监测系统,包括下位机、上位机、无线数据传输模块;所述下位机主要包括无线传感器测量模块、GPS模块、嵌入式模块、人机交互模块、数据存储模块和电源模块;所述上位机包括PC机与智能移动设备。本实用新型通过使用无线传感器模块增加传感器与下位机的物理距离,增加装置的灵活性,实时获取电量数据;易于实现多节点电能质量的实时监测,大大降低了系统的成本,与计算机进行无线互联,同时将移动设备作为上位机接入,增加装置的便捷性,辅以计算机终端软件,不仅可以利用计算机终端的成熟硬件设备,还可以实现软件的高度复用;还可很容易提供高质量的Web服务,实现数据的网络共享化。
浙江大学 2021-04-13
一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法
本发明公开了一种用于检测织布机布铗刀口缝隙的非接触式检测系统及方法,该系统包括水平基座、压紧装置、支撑装置、光源提供装置、视觉检测装置和数据处理装置,压紧装置用于压紧待检测的布铗,支撑装置对布铗进行支撑,光源提供装置用于提供光源,视觉检测装置用于采集布铗刀口的图像信息,数据处理装置用于对图像信息进行处理,获得布铗刀口缝隙值,并予以显示。所述方法包括如下步骤:将待测布铗放入测量系统,视觉检测装置采集图像信息,计算机对图像信息进行处理,计算获得缝隙值,通过缝隙值与标准的比较,判断产品是否合格,若不合格重新装配后重复检测步骤。本发明具有高效、稳定、高精度的优点,能极大降低劳动强度、提高生产效率。
华中科技大学 2021-04-14
基于Raman光谱分析的非接触便携式人与动物血液鉴别仪研发
研发了基于拉曼分析和纳米增强拉曼技术的便携式非接触人与动物血液 鉴别仪。根据血液样本特征拉曼光谱,确定光谱检测波段和激发波长,对分光 核心元件、系统光路、光纤探头等进行针对性设计与优化,降低系统杂散光, 提高特征拉曼光谱分辨力、信噪比和检测灵敏度;针对甄别对象特征,研究 血液样本专用拉曼增强纳米材料,进一步提高检测灵敏度;研制出便携式非接 触血液鉴别仪样机;针对不同种属血液的拉曼光谱,结合研发的仪器,开展分 析测试方法学研究,建立血液拉曼检测新体系和新方法。研制具有自主知识 产权的基于Raman光谱分析的非接触便携式人与动物血液鉴别仪工程化样机, 实现对人及常见动物血液样本的甄别,服务于我国进出口检验检疫部门,达到 2分钟内检测一个样品,识别率高于95%的测试要求。
重庆大学 2021-04-11
北京固定篮球架标准篮球架地埋圆管篮球架炮式篮球架
产品详细介绍产品名称:直径165管地埋圆管篮球架配玻璃钢篮板 产品型号:JH-0026 产品价格:1500元/只 产品材质:JH-0026型地埋圆管篮球架,臂长1.8米,;采用直径165mm厚壁钢管,配玻璃钢复合篮板或钢化玻璃篮板;具有抗冲击力强、防水、耐氧化等优点。该产品具有外型美观、安装简单,实用等特点。
北京亚华健恒体育用品有限公司 2021-08-23
一种通过牙颌石膏模型CT数据和牙颌的全景透视图重建全牙的三维模型方法
本发明提供了一种通过牙颌石膏模型CT数据和牙颌的全景透视图重建全牙的三维模型方法,它采用以下技术方案:使用口腔专用锥形束CT(CBCT)扫描牙颌石膏模型,获得石膏牙模CT数据;对石膏牙模CT数据进行三维重建,获得牙颌的三维几何模型;提取牙冠的三维几何模型;提取全景透视图上牙齿侧面轮廓信息,结合牙冠模型生成牙根的三维几何模型;组合牙冠和牙根的三维几何模型为全牙三维模型。本发明可以在全景透视图只有牙齿侧面轮廓的二维信息的基础上,根据CT数据中牙冠部分的三维几何信息,生成全牙的三维几何数字化模型。本发明能应用于全景透视图中的每一颗牙齿,生成带有精确牙列的牙颌模型,可以应用于牙颌正畸矫正、计算机模拟排牙。
浙江大学 2021-04-11
湖北省科技厅关于2023年度“三区”人才支持计划科技人员专项计划选派人员的公示
根据《湖北省边远贫困地区、民族地区和革命老区人才支持计划科技工作者专项实施方案》(鄂科技通〔2014〕50号)精神和年度计划安排,经本人申请、派驻企业确认、市(州)科技局审核和科技部农村中心备案,确定2023年度湖北省“三区”人才支持计划科技人员专项计划选派对象为426名,现予公示(具体名单见附件)。
湖北省科学技术厅 2023-06-27
基于熔覆-挤压工艺的100MN/300MN/1200MN第三代液压机及产业化
 我们的时代已在强烈呼唤新的塑性成形技术、工艺和设备:全世界都需要一种既能像自由锻那样高柔性(无需专用模具)的重型数十吨至数百吨锻造锻件之锻造工艺;又能达到模锻和挤压的精度和效率。      本项目在本团队数万吨重型模锻、多向模锻液压机和重型挤压工艺和装备成果的基础上,提出重型垂直分模挤压工艺和设备并将其与重型熔覆成形工艺(一种激光金属3D打印工艺)相结合,行成一种全新的,高端的,节材和节能的高效率的重型金属成形工艺和设备,它开辟了一个重型装备制造的新时代。 项目的核心设备为4台激光熔覆设备和3台垂直分模挤压机4台重型激光熔覆机    YLC-2型激光熔覆机四台(1. 二维喷头 2. 动梁 3. 成形件 4. 导轨 5. 二维工作台)     100MN垂直分模挤压(单牌坊结构,YVE-100型液压机1台)                      300MN垂直分模挤压(双牌坊结构, YVE-300型液压机,1台)            1200MN垂直分模挤压液压机(四牌坊结构,YVE-1200型液压机1台)                        1200MN垂直分模压机上挤压核电主管道示意图100MN和300MN液压机的主要产品      军工类、电站类、气瓶类、航空类、石化类、矿山机械类、高压容器、汽车类、船机类共九大类39种高端锻件的材料、工艺特点、重量、价格等属性,这是100MN和300MN垂直分模液压机可以完成的高端锻件的一部分,仅管不全,但已可看出本项目的重大意义。 1200MN液压机主要产品      军工类、电站类、航空类、石化类、汽轮机类、高压容器、船机类、轨道交通类共八大类42种高端锻件的材料、工艺特点、重量、价格等属性,这是12万吨液压机可以完成的高端锻件的一部分,仅管不全,但已可看出本项目的重大意义。
清华大学 2021-04-13
三种不同pH介质中均以小于或等于102 mV的过电势驱动10 mA cm-2的HER电流密度
MoP最近被发现在酸性及碱性条件下都具有非常高的本征催化活性和稳定性。但是,由于高结晶度的MoP通常需要在非常高的温度下形成,导致合成出的MoP催化剂通常尺寸较大、表面活性位点密度低。鉴于此,梁永晔课题组基于氧化碳纳米管(CNT)的表面含氧基团与金属离子存在强相互作用,设计了两步合成策略制备出了CNT负载的尺寸小、结晶度高及分散好的MoP纳米粒子/CNT复合物(图2)。实验结果表明,相对于体相的MoP, 该MoP/CNT复合物催化剂在酸性、中性及碱性介质中的催化HER的表观电极活性得到显著提升, 实现了在三种不同pH介质中均以小于或等于102 mV的过电势驱动10 mA cm-2的HER电流密度。
南方科技大学 2021-04-13
南京大学沈群东课题组:芯片热管理变革技术-三维导热网络助力的低碳固态电制冷
随着5G芯片的高速发展,高效和精确的热管理成为重大挑战。经典的被动散热系统利用空气或液体的强制循环将热量递送到外部。
南京大学 2022-10-12
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