（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。

一、产品简介        光纤通信作为一门新兴技术，它具有容量大、中继距离长、保密性好、不受电磁干扰和节省铜材等优点。近年来发展速度快，已被广泛应用到军事通信、民用通信等各种领域，是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。在光纤的使用过程中，光纤线路的耦合对于其中光功率的传输至关重要。其中存在着两种主要的系统问题：1、如何从多种类型的发光光源将光功率耦合进一根特定的光纤；2、如何将光功率从一个光纤发射出来后经过特定的装置耦合进另外一根光纤。光无源器件是光纤通信设备的重要组成部分。它是一种光学元器件，也是其它光纤应用领域不可缺少的元器件。该实验仪重点介绍了常用的光无源器件的相关参数及测试方法。为此公司研制出本实验系统，让学生了解和认识光纤耦合的相关参数和特性、光无源器件的相关参数及测试方法等，通过实验平台的搭建，可以让学生更深刻的了解，也能锻炼学生校准光路等方面的动手能力，是学校金工实习（工程实习）与工程检测的不二之选。 二、实验内容 650nm激光器与光纤耦合实验 1550nm光纤激光器与光纤耦合实验 相同模式光纤之间耦合实验 不同模式光纤之间耦合实验 光源与显微物镜及准直器耦合特性对比实验 光纤转换器测试实验 光纤变换器测试实验 光纤耦合器测试实验 光纤隔离器特性测试实验 波分复用器和解复用器测试实验 可调光纤衰减器测试实验 光纤机械光开关特性测试实验 光纤偏振控制器特性测试实验 光纤偏振分束器（PBS）性能能参数测试实验 不同种类光纤、光缆及光器件认知和操作实验 熔接机原理及使用实训操作实验 剥纤、清洁、切纤及光纤接续实训操作实验 手动模式下，光纤熔接实训实验 自定义模式下，光纤熔接实训实验 光纤端面处理基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光纤耦合技术基本操作实验 光功率耗损法对光纤熔接质量测试 三、实验配置参数 1、光源：波长1310±20nm，1550±20nm；输出功率：1-2.5mw，连续可调；输出端口：FC/PC；稳定性＜0.5db（5h）；光源类型：LD光源； 2、光功率计：波长范围800-1700nm；输入接口：FC 校准波长：1550nm,1310nm； 3、偏振控制器：插入损耗＜0.05dB；消光比＞40dB；回波损耗＞65dB； 4、光纤机械光开关：插入损耗：1310/1550  P1→P2 0.56/0.54 dB ，P1→P3 0.53/0.47 dB ;回波损耗＞50dB ；开关速度：≦8ms ； 5、高隔离度光纤隔离器：最大插入损耗：0.35dB ；回波损耗：≧50dB ；隔离度：≧30dB ； 6、光纤耦合器：分光比：50% : 50% ；最大插入损耗1310/1550: 3.3dB ; 7、光纤波分复用器：隔离度：1310nm ：31.8% ；1550nm ：34%；插入损耗：1310nm ：0.30%；1550nm ：0.34% ； 8、光纤可调衰减器：0-30db可调； 9、软件：配套仪器使用，数据采集处理； 10、光纤熔接机：适用光纤：SM (单模), MM (多模), DS (色散位移)光纤, NZDS (非零色散位移，即G.655光纤)，BIF/UBIF（G.657）； 光纤切割长度：8-16mm, 被覆光纤直径250µm，16mm，被覆光纤直径250µm-1000µm；平均接续损耗：0.02dB(SM)、0.01dB(MM)、0.04dB(DS)、0.04dB(NZDS)；显示：高性能5.6英寸彩色LCD显示屏，提供清晰的数字图像显示；电极寿命：2500次；锂电池容量：典型熔接250次，充电时间3小时，可在充电时使用；电源：交流适配器输入电压100-240V  50／60Hz，输出电压：DC13.5V /5A，直流输入电压11.1v ( 内置锂电池8800mAh )； 四、实验目的  1、了解光纤连接器及其原理、种类，实验操作进行连接器参数测量； 2、掌握光纤头平端面的处理技术。 3、掌握光纤之间的耦合、调试技术，了解光纤横向和纵向偏差对光纤耦合损耗的影响。 4、掌握光纤熔接的基本技术。 5、熟悉光纤型号及结构，掌握其装配方法、使用环境及保护措施等；

本发明公开了一种操控低折射率介质纳米粒子的装置和方法，属于光学捕获和光学微操控技术领域。该装置由激光器、扩束镜组、偏振转换器、反射镜、分束器、空间光调制器、光阑、油浸物镜和位移台组成。该方法通过偏振转换器和空间光调制器生成空间位相复杂分布的径向偏振涡旋光场，在油浸透镜的聚焦下利用两列相向传输的光场干涉生成中空的球形焦斑，能够将处于焦场范围内的低折射率介质粒子稳定地三维捕获在焦场的中心。通过改变聚焦条件和空间光调制器的加载位相，能够实现多粒子操控和粒子运动轨迹的灵活调控。该方法克服了传统光镊技术中无法三维捕获低折射率介质粒子的难题，在一系列涉及光学操控的领域都有着重大的应用前景。

铁电陶瓷粉体及其集成器件的研究与开发是目前最为活跃的领域。大部分铁电陶瓷是钙钛矿型复氧化物，其中最为重要的是BaTiO3基氧化物陶瓷。BaTiO3是在第二次世界大战的1942年到1945年间，由美国、苏联、日本各自发现的高介电常数、强介电体的材料。由于其具有优越的介电、压电、铁电性能，被广泛应用于制备各种陶瓷电容器、微波器件、铁电存储器、温度传感器、非线性变阻器、热敏电阻、超声波振子、蜂窝状发热体等电子器件。随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化，需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。纳米BaTiO3基电子陶瓷具有独特的绝缘性、压电性、介电性、热释电性和半导体性为元器件的小型化、集成化带来可能，大大提高了产品的附加值和市场竞争力。如采用纳米BaTiO3粉末制多层电容器，可以显著减薄每层厚度增加层数，从而大大提高电容量和减小体积。因此，低成本合成钛酸钡基纳米陶瓷粉体对我国信息产业、电子工业等的发展具有重要的意义。 溶胶-凝胶自燃合成(Sol-gel Autoignition Synthesis，SAS)是九十年代伴随着高温燃烧合成的深入研究和超纯、超细氧化物陶瓷的制备而出现的一种低成本制备与合成单一氧化物和复杂氧化物的技术。它是指有机盐凝胶或有机盐与金属硝酸盐在加热过程中发生氧化还原反应，燃烧产生大量气体，可自我维持并合成所需燃烧产物的材料合成工艺。它的主要的特点有以下几点：(1)：燃烧体系的点火温度低(150℃-200℃)，一般为有机物的分解温度；(2)：燃烧火焰温度较低(1000℃-1400℃)，燃烧时产生大量气体，可获得具有高比表面积的陶瓷粉体。高温燃烧合成燃烧温度一般高于1800℃，合成的粉体粒度较粗，而SLCS则可制得纳米粉末；(3)各组分达到分子或原子水平的复合；(4)：反应迅速：燃烧合成一般在几分钟内完成；(5)所合成的粉体疏松多孔，分散性良好；(6)：耗能低；(7)：所用设备和工艺简单、投资小；(8)：自净化：由于原料中的有害杂质在燃烧合成过程中能挥发逸出，所以产品纯度易于提高。 本项目申请者采用SAS技术已经成功地合成了粒度达70nm左右的BaTiO3陶瓷粉体。 广泛应用于制备各种陶瓷电容器、微波器件、铁电存储器、温度传感器、非线性变阻器、热敏电阻、超声波振子、蜂窝状发热体等电子器件。

本发明公开了一种由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜的制备方法。它的步骤如下：1)将纳米聚合物胶囊配制成质量百分比浓度为3～7％的水分散液，通过匀胶机在基材表面进行单面或双面旋涂，形成含纳米聚合物胶囊的薄膜；2)将上述含纳米聚合物胶囊的薄膜经真空高温干燥，待薄膜中纳米聚合物胶囊的核心材料完全挥发后，纳米聚合物胶囊变成了纳米聚合物中空粒子，得到由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜。本发明的制备工艺简单，通过改变纳米聚合物胶囊水分散液的浓度和纳米聚合物中空粒子的空腔体积分率可方便有效的调节多孔防反射薄膜的厚度和折光指数，且所制备的多孔防反射薄膜具有较高的机械强度和耐摩擦性能。

本发明包括一种多枝树形等离激元波导复合纳米结构的合成及其光学操控方法，该合成方法包括多个步骤，每个步骤均可精确控制。树形纳米结构的主干和在其上生长的枝状纳米结构的粗细均可精确控制，在树形纳米结构表面叠加有壳或无壳的量子点形成量子点复合树形纳米结构，无壳量子点可用于化学催化、环境监测、生物传感等应用。光从纳米线一端入射，经纳米线及枝状结构，激励有壳量子点发光，可用于遥感拉曼、新型激光器等应用。通过光学操控可改变入射光的强度和偏振态，控制特定区域的量子点发光，可消除散射中心之间干涉衍射效应产生的串扰效应，从而可用于亚波长的高分辨率探测。

本发明公开了一种三氧化二铁/碳蛋黄-蛋壳纳米复合结构的制备方法，以三氧化二铁纳米颗粒为核心，通过控制正硅酸乙酯的量来控制包覆的二氧化硅的厚度，再通过热分解的方法在二氧化硅外面包覆一层碳，通过去除中间层的二氧化硅得到了三氧化二铁/碳蛋黄-蛋壳纳米复合结构。本发明通过简单的包覆过程合成了三氧化二铁/碳的蛋黄-蛋壳复合纳米结构，降低了成本，可大批量生产。另外，这种中空的三氧化二铁/碳蛋黄-蛋壳复合纳米结构有利于提高锂离子电池负极材料的性能。

本发明公开了一种双层中空二氧化硅纳米球，所述双层中空二氧化硅纳米球的内、外两层中空二氧化硅纳米球均为单分散结构，且尺寸和壳层厚度均可控。本发明还公开了一种双层中空二氧化硅纳米球的制备方法，通过无皂乳液聚合得到单分散的聚N-异丙基丙烯酰胺乳液颗粒，以其作为模板，以正硅酸乙酯为硅源，在水溶液中经两次水解缩合和交联反应后，再经高温煅烧得到所述的双层中空二氧化硅纳米球。本制备方法简单可控，且各步反应均以水为溶剂，绿色环保；所得单分散的双层中空二氧化硅纳米球为两级结构，且尺寸和壳层厚度均可控，可以应对复杂的环境或者需求，将在药物可控缓释、催化和微胶囊等领域获得广泛应用。

北大科研团队在《科学》杂志发表的成果，标志着碳管电子学领域、以及碳基半导体工业化的共同难题被攻克。科研团队表示，如果碳基信息器件技术，可以充分利用碳管在物理、电子、化学和机械方面的特殊优势，就有希望生产出性能优、功耗低的芯片。课题组采用多次聚合物分散和提纯技术得到超高纯度碳管溶液，并结合维度限制自排列法，在4英寸基底上制备出密度为120 /μm、半导体纯度高达99.9999%、直径分布在1.45±0.23 nm的碳管阵列，从而达到超大规模碳管集成电路的需求。基于这种材料，批量制备出场效应晶体管和环形振荡器电路，100nm栅长碳管晶体管的峰值跨导和饱和电流分别达到0.9mS/μm和1.3mA/μm（VDD=1 V），室温下亚阈值摆幅为90mV/DEC。

课题主要通过优化设计及制备高品质金属/介质纳米复合结构，研究金属纳米结构及介质材料生长的新方法，并研究电子束激励条件下，纳米复合结构的等离激元共振模式及能量转移物理机制，激励电压对等离激元共振模式的调控规律。