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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
物联班牌系统
1.   信息展示与传递:视频、相册、通知等即时和定时推送,支持校内终端统一管理 2.   校园展示:校园视频、校园相册、校园通知、校园新闻 3.   班级功能:地理位置信息、班级格言、天气预报、班级相册、班级通知、班级说说、个人提醒 4.   走班考勤:结合高考改革和走班制,与智能一卡通和排课系统对接,完成班级走班考勤 5.   扩展板块:学校个性化应用板块,支持学校校园子系统对接 6.   个人中心:包含家庭留言、个人课程表、一卡通、图书管理等其他校园需要身份认证的个性化应用 7.   物联管理及二维码扩展功能:通过与智能硬件配合,完成班级电子设备场景化等管理,并支持教师手机端同步管理及设备状态监控
北京神州数码有限公司 2021-08-23
土木工程结构区域分布光纤传感与健康监测
"该成果获2017年度国家科学技术奖技术发明类二等奖。本项目历经10余年,通过光纤实现结构关键区域分布传感的原理、技术、装置等核心发明,建立了重大工程结构区域分布传感与健康监测的成套技术理论及技术装备,突破了现有监测系统耐久性差及现有技术无法进行结构“健康”评估的瓶颈。1、发明了高性能长寿命光纤区域分布传感技术。率先研发了一专多能并具有损伤覆盖能力的长标距光纤传感单元,通过长标距化设计、刚度加强增敏等核心技术开发,实现了从传统点式传感到长标距-串联成网-区域分布宏微观监测的技术突破;通过玄武岩纤维封装、光纤滑移机理揭示、锚固端变刚度防滑移防脆断设计等发明,创新开发设计寿命为50年的光纤传感器技术与产品,经疲劳蠕变等各类耐久性试验显示其长期性能变化15年。 2、发明了光纤传感网络一体化解调技术及相关高性能装备技术 首创光纤光栅与光纤布里渊散射传感相互融合的一体化解调技术,通过放大器前置化与光源复用等关键技术突破,实现了大型结构区域分布传感网络的多种光纤传感系统实时共线监测,从根本上解决了现有光纤传感装置功能单一、兼容性差难题;所发明的光纤光栅
东南大学 2021-04-10
新型混合动力燃气热泵独立供能系统
该系统通过回收燃气发动机缸套及排烟余热来获得生活热水,从而实现夏季空调、冬季供暖、全年提供生活热水的功能。系统通过对冷、热、电负荷的优化调节,确保燃气发动机始终运行在最佳工况区域范围内。
东南大学 2021-04-10
特定区域无人驾驶系统
一、项目简介 特定区域无人驾驶系统主要用于特定固定的区域比如工业园区、景区、酒店、校园、厂区等需要摆渡的区域,有别于现有的百度、google及各大汽车厂商计划开发的无人车(速度高、场景很随机),区域型的无人车场景路线相对固定、车速较低(通常只要求在5-30公里每小时)、通常需要部署较多的无人车才能满足要求,因此设计及实现高效低成本的无人驾驶系统和调度决策系统。 二、前期研究基础 (1)2017-2020年,面向沉浸式体验的空天地一体化车联网关键技术(91638204),国家自然科学基金重大研究计划项目,100万。 (2)数字福建物联网通信和体系架构及安全技术实验室建设,福建省发改委,400万 (3)汽车电子及智能应用技术厦门市马恒达汽车零部件有限公司经费60万,2015.4-2018.3 主持 (1)无线车载媒体处理系统,厦门市科技计划项目 2007.1-2008.12 项目编号3502z20073002  (2)混合车载网络中QoS感知的实时多媒体传输路由机制研究, ,2014.1-2018.12,国家自然科学基金项目,编号NO: 61371081 国家自然科学基金青年科学基金项目,61401381,面向宽带移动无定形小区的海域无线信道建模研究,2015/01-2017/12,24万元 无人驾驶车载单目视觉运动物体检测车载双目视觉运动物体检测 四、合作企业 厦门市马恒达汽车零部件有限公司:厦门马恒达汽车零部件有限公司是一家集科研、生产、销售、贸易为一体的高新技术企业,公司坐落于现代化国际性港口旅游城市厦门,2007年初公司在厦门汽车工业城投资建立基地,凭借在电路控制的专业水平和成熟的技术,在汽车领域迅速崛起。公司已成功开发电源控制系统、遥控控制系统,并已广泛应用于汽车、工程机械、船舶等行业领域。
厦门大学 2021-04-11
智能区域交通控制系统
研究成果在采集路网交叉口实时交通流量数据的基础上,由网络通讯系统将交通流数据传送到指挥控制中心,中央计算机依据区域交叉口车流量、车流密度、车速、延误、停车率等指标计算形成各个交叉口的优化信号配时,生成控制方案,再网络通讯系统控制各个交叉口的信号配时、相位等参数,进行交叉口相位选取调试,从而提高路网的通行能力,提高城市交通管理与控制及服务水平。 该智能交通控制系统组成如下:数据采集设备、通讯设备、控制设备和交通信号控制机等设备。 可实现的主要功能有:交通流数据采集、分析;优化并通过网络通讯系统进行交叉口信号配时;形成交叉口渠化设计方案;评价交叉口通行能力和道路服务水平。主要技术指标:w 控制范围:   半径8kmw 交叉口数量: 30信号灯组数: 180
北京理工大学 2021-04-13
智能区域交通控制系统
Ø  成果简介:研究成果在采集路网交叉口实时交通流量数据的基础上,由网络通讯系统将交通流数据传送到指挥控制中心,中央计算机依据区域交叉口车流量、车流密度、车速、延误、停车率等指标计算形成各个交叉口的优化信号配时,生成控制方案,再网络通讯系统控制各个交叉口的信号配时、相位等参数,进行交叉口相位选取调试,从而提高路网的通行能力,提高城市交通管理与控制及服务水平。Ø  项目来源:自行开发Ø  技术领域:先进制造
北京理工大学 2021-04-14
智能区域交通控制系统
Ø  成果简介:研究成果在采集路网交叉口实时交通流量数据的基础上,由网络通讯系统将交通流数据传送到指挥控制中心,中央计算机依据区域交叉口车流量、车流密度、车速、延误、停车率等指标计算形成各个交叉口的优化信号配时,生成控制方案,再网络通讯系统控制各个交叉口的信号配时、相位等参数,进行交叉口相位选取调试,从而提高路网的通行能力,提高城市交通管理与控制及服务水平。Ø  项目来源:自行开发Ø  技术领域:先进制造
北京理工大学 2021-04-14
北创图书馆区域集群系统 教育局区域集群系统
产品详细介绍 北创图书馆区域集群系统 方便教育局实时统计各个区域学习的借还书机的情况,对书籍22大分类和总体5大类的类别呈现,实现对学校图书馆的读者进出量的实时了解。
南昌北创科技发展有限公司 2021-08-23
冷热冲击试验装置
冷热冲击试验装置是用于检测试样在瞬间下经极高温及极低温的连续环境下所能忍受的程度,得以在最短时间内检测试样因热胀冷缩所引起的化学变化或物理伤害,常被用作试验件的寿命考核。 该装置有两大功能模块组成。一块模块是冷源模块,一块模块是热源模块。 根据温度的范围,工质可以有防冻液、机油、空气。 冷源模块提供-70℃~7℃的冷源(可依据用户需求);热源模块工作系统为试验装置提供85℃~120℃的热媒水(乙二醇水溶液)。该系统包含有,循环水泵、电加热器、恒温控制系统和热水自动补水系统。(若工质是机油,则高温可以达到200℃;若工质是高压气体,则高温可以达到300℃),按照需要的切换频率实现6~1800次/小时的冷热冲击试验。
上海理工大学 2021-04-13
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