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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
COVID-19合并2型糖尿病患者血糖控制与预后的相关性研究
2020年5月1日,武汉大学基础医学院院长李红良团队在《细胞—代谢》杂志上发表论文,题为《COVID-19合并2型糖尿病患者血糖控制与预后的相关性研究》,为临床有效救治新冠肺炎合并2型糖尿病患者提供了关键的临床研究证据。已有研究表明,合并高血压,糖尿病,心血管疾病、肾脏损害及肝脏疾病基础疾病是导致新冠肺炎患者死亡和预后较差的重要原因之一,以上基础疾病往往使得新冠肺炎患者的风险更高,死亡率也更高。那么,糖尿病患者得了新冠肺炎该怎么办?血糖控制和新冠肺炎可有什么关联?糖尿病患者要怎么做才能在新冠肺炎的威胁下保证自己的生命安全? “此研究成果在全球范围内首次明确证明,血糖控制良好,即维持血糖变异范围在3.9-10.0 mmol/L,与新冠肺炎合并糖尿病患者死亡率显著降低密切相关。”李红良告诉《中国科学报》。以2型糖尿病为主的糖尿病在我国成人中总体患病率已经超过10%,而在欧美等发达国家,2型糖尿病的患病率更是接近甚至超过30%。新冠肺炎和2型糖尿病(T2D)这两种全球流行病的碰撞,已然导致了一个严峻的现实,即2型糖尿病(T2D)已经是新冠肺炎的第二常见共病。 然而,就在血糖控制对新冠肺炎合并2型糖尿病患者所需医疗干预程度和死亡率的影响尚不明确,只有相对有限的队列研究初步证明,2型糖尿病患者感染新冠肺炎的预后更差的情况下,新冠疫情直接威胁全球5亿血糖患者的生命安全。为此,李红良团队对湖北省19家医院9663例确诊的新冠肺炎病例进行了回顾性纵向多中心研究,分析新冠肺炎合并2型糖尿病患者血糖水平与临床治疗之间的关系。研究表明:感染新冠肺炎的2型糖尿病患者的血糖控制,和患者的较高死亡率之间有着显著的相关性,血糖控制良好的新冠肺炎合并2型糖尿病患者治愈率,存活率有着明显提升。一般来说,糖尿病患者更容易受到病毒感染,且一旦感染,与非糖尿病人群相比,预后更差。面对新冠肺炎威胁,糖尿病患者乃至普通大众,该将血糖控制在什么范围内?研究发现,糖尿病(T2D)患者需要更多的医疗干预,死亡率显著升高和多器官损伤较非糖尿病个体明显。更为重要的是,团队发现血糖控制良好,即维持血糖变异范围在3.9-10.0mmol/L,和新冠肺炎合并糖尿病患者死亡率显著降低密切相关。此发现,不仅为新冠肺炎合并糖尿病患者改善血糖控制和改善预后提供了重要临床证据,也是对普通糖尿病患者,和所有普通大众的警示,在已经明确了控制好血糖能明显降低新冠肺炎病毒死亡率的情况下,更需要保持良好的生活作息,坚持锻炼,将血糖含量维持在稳定范围内。(崔雪芹)相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.04.021
武汉大学 2021-04-11
喹噁啉类三种兽药的食品安全性评价与风险管控技术
该项目2016年获得湖北省科技进步一等奖。由于乙酰甲喹和喹烯酮尚未确定每日允许摄入量(ADI)、残留标识物(MR)和靶组织(TT),未能制订最高残留限量(MRLs)和休药期(WP),喹乙醇仅有猪肌肉暂定MR及MRL,这三种药物一直没有科学的食品安全标准和风险管控技术,消费者健康受到威胁。 该项目主要创新如下: 1、针对代谢资料缺乏、无MR等问题,在猪、鸡和鲤开展放射示踪研究,鉴定出代谢物33种,发现残留物20种,阐明了代谢机制、残留消除规律及种属差异,确定了MR及TT,为有害残留的风险评估与管控提供了翔实、科学的基础数据。 2、针对毒理资料缺乏、无MRLs等问题,开展全面、系统、深入的毒理和暴露评估研究,揭示药物的毒性和毒作用特点,阐明量-效、时-效关系,确定了ADI,制订MRLs 18个、休药期6个,为有害残留的风险管控与交流提供了理论依据。 3、针对缺乏新型、高效检测技术的问题,自主研制残留物的标准品17种,建立定量/确证分析方法9种,发明快速检测的核心试剂22种,创制基于抗体的高效检测试剂盒6个,为有害残留的风险管控提供了技术支撑。 发现的代谢物和残留物,自主研制的标准品、检测方法及其标准,发明的快速检测核心试剂及试剂盒,填补了国内外空白,提升了兽医兽药科技的自主创新能力。喹乙醇新MR的发现改正了国际食品法典委员会以往推荐的错误标准。 成果完成时间:2012年
华中农业大学 2021-01-12
基结构特异性醇/酯制备用高选择性工业酶的高效创制关键 技术
结构特异性醇/酯因其独特的理化性质与生理功能在食品、医药和化工等领 域具有重要的应用价值。本项目针对立体特异性芳基醇和位置特异性结构脂质为典型代表的高附加值醇/酯,解决其绿色制造过程中关键酶选择性差,工业适应性弱,表达制备成本高以及催化反应效率低的关键技术难题,开展工业酶的定向筛选、功能强化、高效表达及应用技术研究,开发了具有自主知识产权和适合工业化要求的高选择性、高活性、高稳定性工业酶(脂肪酶和氧化还原酶)的高效创制及应用技术体系,打破国际技术壁垒,推动了我国相关产业的技术进步和持续健康发展。
江南大学 2021-04-11
一种抗盐胁迫基因 CbCRT1、制备方法以及其编码产物 的氨基酸序列
西北地区的 70%的土地为贫瘠土壤,其中高盐碱土壤又占了近一半,这导致大多数植物很难生存,这就进一步限制了农民的可用耕地面积 (于法稳,2001)。因此,选育具有抗盐特性的作物就变得非常 重要。但是,由于缺乏合理的筛选手段和技术,且随机选育所需的人力物力都十分巨大,目前筛选得到的具有抗盐特性的作物数量很少,且抗性不强。 近些年来,科学家发现了一些能在高盐碱土壤上生长的抗盐胁迫植株,并将该植株中抗盐胁迫相关的基因进行克隆获得具有抗盐胁迫能力的转基因作物
兰州大学 2021-04-14
聚四氟乙烯改性亲水膜工艺及处理应用
随着城市规模迅速膨胀,淡水资源严重缺乏、工业废水处理率低,城市的生态环境恶化成为制约城市发展的主要问题。以北京为例,数据显示目前人均占有用水量不足300 立方米,不及国际公认的缺水下限的1/3,仅为全国平均水平的1/8。这其中,工业用水量所占的比重很大。而冷却水用量占工业用水的60~65%。因而,解决好冷却水循环回用的问题,可以对城市的发展带来促进作用。在冷却水处理中,需要去除水中的钙镁等结垢性离子。这些离子通常是通过水处理剂使之沉淀,再利用固液分离技术来实现的。传统的固液分离技术(如澄清池等)中存在占地体积大、分离效率低、适用面窄、操作弹性小、对微细颗粒无法去除等缺点。由于传统固液分离技术缺点较多,人们一直关注新型分离技术的开发及应用,因此利用膜实现的微滤技术得到了迅速的发展。微滤技术是利用微孔膜本身极小的微孔(孔径一般为0.1~10 微米)对颗粒的吸附、截留、筛分等作用进行分离。微滤技术的核心为膜材料的选择,在众多的膜材料中,由于聚四氟乙烯(PTFE)不吸水、熔点高(327℃)、使用温度范围广(-200~260℃),具有不燃性及热稳定性、摩擦系数小,尤其具有耐化学性(能耐许多高腐蚀性介质)、耐气候性及抗电性等,因此成为国内外表面过滤首选材料。PTFE 膜极低的表面张力可以降低膜污染,并使膜的清洗操作更为简便。但PTFE 膜的强疏水性却限制了其在水溶液体系处理中的应用。本技术基于配位键合理论对常规的聚四氟乙烯疏水膜进行改性,得到亲水性聚四氟乙烯膜,用于水处理领域中的微滤技术,新技术应用前景广阔。 技术指标:1、过滤后溶液SS<1mg/L;2、可在强酸、强碱、强氧化性、强溶剂性条件下应用;3、操作压力0.05~0.15Mpa;4、处理温度5~150℃;5、处理通量1~1.1m3/m2·hr;6、使用寿命≥1 年。应用范围:可以适用于工厂循环水处理、污水处理及其它涉及固液分离过滤技术的领域。市场分析:随着人们环保意识的增强、各项环保制度规定的日益严格、水资源的严重缺乏,对工业及生活废水的资源化处理已成为当务之急,尤其是对于工业废水的处理迫在眉睫。而本工艺具有过程简单易行、能耗低、分离速度快、分离效率高、使用周期长等优点,因此,本项目具有广泛市场应用前景。效益分析:利用本技术改性的亲水聚四氟乙烯膜,成本较低,整个处理工艺设备简单,投资少,操作成本低,与传统技术相比能耗大大降低,具有显著的经济效益。
北京化工大学 2021-02-01
可再生能源电解水制氢催化剂制备及其应用
在“双碳”目标的背景下,基于可再生能源电解水制氢是真正实现清洁氢气来源的“绿氢”技术。然而,目前制约电解水制氢产业发展的瓶颈之一是贵金属基电催化剂高昂的价格。近年来,研究者开发了多种廉价、高效的电解水阴极析氢非贵金属电催化剂,其中硫化钼(MoS2)基催化剂是迄今为止发现的析氢性能最好的非贵金属催化剂之一,其具有类铂活性。然而,这类高活性催化剂往往更易受到复杂催化反应环境因素的影响,导致催化剂表面发生重构并破坏其几何/电子结构,造成催化剂失活。 基于此,本团队提出了具有分子选择性的栅栏工程,解决了高活性Co掺杂MoS2析氢反应催化剂活性与稳定性之间的权衡问题。这一策略为设计高效、稳定的非贵金属基电催化剂的大规模应用提供了新思路。当将该MoS2基(Co-MoS2@CoS2)阴极催化材料与实验室自制的高活性钴镍双金属硒化物析氧反应阳极配对用于实验室自制的碱性电解水(AWE)双电极电解系统时,在电流密度400 mA/cm2下持续分解500 h没有明显的衰减。 随着我国进一步推进去碳化,电解水制氢有望成为能源变革的核心。在此背景下,只有大力推广电解水制氢,才能满足不断增长的绿氢需求。为此,需要大幅扩大电解水制氢装置规模,让电解水制氢在国民经济去碳化中发挥关键作用。
北京理工大学 2022-09-16
迟钝爱德华氏菌弱毒活疫苗EIBAV1
迟钝爱德华氏菌 ( Edwardsiella tarda) 是目前水产养殖业中具有极大危害的革兰氏阴性病原 菌,是近年来经济养殖鱼种鲆鲽类腹水病的首要病原之一。由于该菌为兼性胞内寄生菌,传统 的防治手段对其效果不佳,针对其致病机制研究,开发具有自主知识产权的候选疫苗,将为我 国海水养殖业的健康发展做出贡献。 本项目从山东患病大菱鲆体内分离获得一系列迟钝爱德华氏菌株,通过在模式动物上进行 半致死剂量实验,成功筛选出迟钝爱德华氏菌强毒株EIB202和弱毒株EIBAV1。弱毒株EIBAV1 对大菱鲆进行免疫,其免疫保护力可达70%以上,通过临床前效力及安全试验证明EIBAV1是 一株良好的疫苗候选株。 迟钝爱德华氏菌弱毒疫苗可用于腹水病害的防治,接种该疫苗的鲆鲽类经济鱼种可有效 抵御由迟钝爱德华氏菌引起腹水病,其免疫保护力可达70%以上,减少由腹水病引起的经济损 失
华东理工大学 2021-04-11
WHL—1絮凝剂沉降铜精矿工业试验
本项目已通过省级鉴定。大冶铁矿矿石以含铁为主,铜为综合回收元素,矿石中主要铜矿物为黄铜矿,一般分布于裂隙中或呈浸染状,嵌布粒度细,因而要求磨矿细度达到-74μm占80%以上才能有效分选。浮选所提铜精矿更细,-74μm占90%,-10μm占有率高达35%以上。显然在浓缩脱水中,微细粒铜精矿沉降缓慢,常从溢流中流失,溢流中含固量一般在0.2—2.0%,严重时高达11%。 在铜精矿加入WHL—1絮凝剂,可使微细粒子发生絮凝现象,沉降速度加快。溢流质量明显改善;主要技术指标如下:投药量:0.7kg/m3矿浆;投药方式:按要求稀释后加入浓密机给矿管道;溢流含固量小于0.03%,年增经济效益250万元。溢流质量改善后,可作为选厂循环用水,有效地提高了水资源利用率。
武汉工程大学 2021-04-11
RL-1中温油井水泥缓凝剂
一、项目简介缓凝剂的作用就是能够有效地延长或维持水泥浆处于液态和可泵性的时间。最好的缓凝剂应该是在任何温度区间都具有缓凝作用,而且稠化时间的长短还与其加量的多少成正比。并与各种油井水泥有很好的适应性;也与不同类型的其它外加剂配伍使用时,有很好的相容性。也就是说,不影响水泥浆的其它性能,如增稠、增加静切力、有碍强度发展等。对指定配方的水泥浆,其稠化时间有很好的预测性和重复性,还应该抗污染、无毒、无味、不爆、不燃、不污染环境等。RL-1中温油井水泥缓凝剂通过吸附在水泥水化物表面抑制与水的接触,以及吸附在水化物的晶核上抑制其进一步增大,达到延迟水泥浆水化的目的。其生产过程简单,产品质量稳定,原料低廉易于采购的生产优势。二、市场前景RL-1油井水泥缓凝剂适应性、配伍性强,尤其与FL-1油井水泥降失水剂复配使用具有加量与稠化时间成良好线型关系,广泛适用于陆地和海洋固井作业。三、规模与投资该油井水泥分散剂可广泛适用于陆地浅井、中深井固井作业,可适用于G级油井水泥,一般加量为一般加量为0.1%~0.8%,如有特殊用途加量不受此范围限制。市场价格约为0.7~0.8万/吨,主要原材料价格约为900~1200元/吨产品。四、生产设备需要一台液体混拌机。五、效益分析市场价格约为0.7~0.8万/吨,主要原材料价格约为900~1200元/吨产品。人工、电费约200元/吨产品。六、合作方式可以以下两种方式进行:①一次性买断;②先支付入门费然后以卖出产品数量提成。七、其他1. 该产品主要性能特点: RL-1由有机盐、膦酸盐等复合而成,产品为液体; 一般加量为0.1%~0.8%(BWOC),如有特殊用途加量不受此范围限制; 与FL-1油井水泥降失水剂混合使用,稠化时间的延长随加量呈良好的线性关系,可用于30~120℃(BHCT);见图1。 对水泥浆其他性能无明显影响; 与其它外加剂相容性好;该产品属成熟工业化产品,已经在华北油田、冀东油田、内蒙古二连油田、山西煤层气等与FL-1油井水泥降失水剂复配应用数百口油井。
河北工业大学 2021-04-13
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