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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
长直注塑件注塑工艺参数对翘曲变形的模流分析
对不同注塑工艺参数下长直注塑件翘曲变形进行模流分析,结果表明,浇注 远端处的翘曲变形量较大,浇注入口处的翘曲变形量较小。保压时间的增加,可 以降低塑件的翘曲变形。保压压力增加,塑件整体翘曲变形减小,尤其在浇注入 口处比较明显。熔体温度从 230°C提高到 270°C,塑件整体翘曲明显减小,特别 在浇注远端处比较明显。降低模具温度,对降低注塑件的翘曲变形有显著地效果。
上海理工大学 2021-01-12
声压测量传感器及多纵模光纤激光器声压测量系统
本发明公开了一种声压测量传感器及多纵模光纤激光器声压测 量系统。声压测量传感器包括金属圆桶、薄膜和光纤;金属圆桶的侧 壁中部有开孔,内壁设有吸音棉;薄膜位于金属圆桶的上端开口处, 形成密封结构;光纤两端固定,呈紧绷状态,中部粘贴在薄膜的表面。 多纵模光纤激光器声压测量系统包括 980nm 泵浦光源、多纵模激光谐 振腔、光纤隔离器、光电转换模块和频谱分析仪;多纵模激光谐振腔 包括声压测量传感器、波分复用器、掺铒光纤、可
华中科技大学 2021-04-14
基于零共模电压和零序环流抑制的两并联变流器调制方法
本发明公开了一种基于零共模电压和零序环流抑制的两并联变流器调制方法,该方法首先分析了所有64个开关组合对零序环流和共模电压的影响,同时考虑共模电压消除与零序环流抑制,筛选出18个最优开关组合;其次,为实现低频零序环流消除,设计6种四分之一周期对称的开关序列模板,将每个开关周期的零序环流平均值限制为0;接着,基于序列模板,从零序环流峰值最小化、开关损耗优化的角度出发,将矢量平面分为6个大扇区,每个大扇区包含6个子扇区,得到了每个区域的最优开关序列;最后,为最优开关时序计算调制波、设计开关动作模式,得到开关的驱动信号。本发明解决现有零共模电压调制算法存在低频零序环流以及零序环流峰值较大的问题。
南京工程学院 2021-01-12
XM-133A腰骶尾椎与脊神经附骨盆和股骨头模
XM-133A腰骶尾椎与脊神经附骨盆和股骨头模型   XM-133A腰骶尾椎与脊神经附骨盆和股骨头模型显示由五节腰椎、骶尾骨和椎间盘、脊神经,左右髋骨、半腿骨串制而成的一个整体,示正常人体骨盆、股骨头的组成、形态和结构特征以及腰椎和骨盆的关系。 尺寸:自然大 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
头针灸穴位模型XM-20头部四功能针灸腧穴模
XM-20头部四功能针灸腧穴模型   XM-20头部四功能针灸腧穴模型标明了头部和颈部的所有重要的针灸经络线和穴位,也标明了中国头皮针插入孔,以及在主要针灸经络线上没有标明的经外穴位如鱼腰、印堂、太阳和面部微系统的针灸穴位。 尺寸:20cm 材质:PVC材料
上海欣曼科教设备有限公司 2021-08-23
一种电动车的行走转向机构
成果描述:本发明公开了一种电动车的行走转向机构,属于电动车设计制造技术领域。它能实现电动车的原地旋转、横向行走及斜向行走功能。方向盘总成的下端设有与前齿条啮合的第一齿轮,前齿条的两端分别设有与其铰接的第一连杆;底盘两侧纵梁的两端设有前横梁和后横梁,两侧纵梁中部设有中轴,中轴的中部设有与主动齿轮啮合的从动齿轮,联轴节的开口端上部与轮毂转向部铰接,联轴节与前横梁和后横梁两端的通孔铰接,联轴节另一端与第一连杆铰接,主动连杆的中部与中轴固定,主动连杆的两端分别与第二连杆的一端铰接,第二连杆的另一端与第三连杆的一端铰接,第三连杆的另一端穿过定位孔与齿条套筒固定。主要用于电动车。市场前景分析:电动车设计领域。与同类成果相比的优势分析:技术先进,性价比较高。
西南交通大学 2021-04-10
电动自行车流线型遮阳帆
电动自行车流线型遮阳帆,组成包括带伸缩杆的两个多向支座和一个铰接支座、及可折叠的遮阳布, 多向支座及铰接支座分别与电动自行车的后视镜及行李架连接,形成三角形状,支座上的伸缩杆端部带有 鳄鱼夹,用于夹住遮阳布,形成流线型遮阳帆,该遮阳帆具有结构简单,成本低廉,携带方便,使用时风 阻低,安全性高的特点,拓展了遮阳工具的使用范围。
南京工程学院 2021-04-11
一种带有透气窗的电动汽车
本发明公开了一种带有透气窗的电动汽车,包括:安装在车身前侧下方的前透气窗和安装在车身后侧下方的后透气窗;前透气窗与后透气窗具有相同结构,两者与车厢连通;气流由前透气窗斜上方向导入车厢内,最后通过后透气窗排出,从而实现对流。驾驶员不用打开车窗就可以保持车内外的空气流通;百叶扇型的透气窗既能保证车辆通风又能防止雨水、泥土进入车内;前后各设置一个透气窗使空气流通的效果更加明显;产品成本低,易于实现。
浙江大学 2021-04-11
卧式滚筒型电动土筛及筛土方法
本发明公开了一种卧式滚筒型电动土筛及筛土方法。电动土筛,包括分离装置,筛网,筛网固定盘和电机;筛网固定盘固定于电机上,并由电机驱动旋转;筛网呈圆筒状,且一个端面未封闭并可拆卸式固定于筛网固定盘上;筛网外侧嵌套有一端未封闭的圆筒状筛网套;分离装置由圆筒和下部梯形承载组成,圆筒一端未封闭,另一端铰接有圆筒门;圆筒内两侧有两个斜坡,斜坡底部设置可拆卸式的集土槽,用于收集由于重力下落的土壤;圆筒未封闭的一端可拆卸式密闭固定于电机上,筛网设置于圆筒内部。与现有技术中的平面筛网相比,卧式滚筒型电动土筛能使土壤颗粒不断地滚动至新的筛网区域,从而有效地避免土壤颗粒的堵塞。
浙江大学 2021-04-13
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