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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
1-甲基-4-异丙基-二环[2,2,2]辛烷-2,3-二酸酐的新用途
本发明属于一种含有以1-甲基-4-异丙基-二环[2,2,2]辛烷-2,3-二酸酐为主要成分,其含量为60-100%的组成物作为新型焊接剂的新用途,提供了一种可作为新型焊接剂的具有酸酐官能团为特征结构的单萜类衍生物。制备这个新型焊接剂是以α-松油烯和马来酸酐的分子间狄尔斯-阿尔德环加成反应产物为原料,使用5%Pd/C作为催化剂,用量是原料重量的1-10%,氢的压力在0.1-1.0MPa,加氢反应温度在20-35℃条件下进行的,使用诸如甲醇,乙醇等醇类作为溶剂,使用量为原料重量的2-20倍。本发明发现的该新型焊接剂,可以用在往电路板上用焊锡焊接电子元件时的焊接工艺之中以及各种需要焊接电子元件的电子产品生产过程当中。它具有很高焊接活性,残渣少,焊接温度低,易洗涤,是很有前景的新型焊接剂。
哈尔滨商业大学 2021-05-04
油菜硼高效基因BnA3NIP5;1Q的转座子插入片段TEQ和引物及其应用
本发明提供了一种油菜硼高效基因BnA3NIP5;1Q的转座子插入片段TEQ,涉及基因工程技术领域,所述转座子插入片段TEQ的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。本发明所述的转座子插入片段TEQ来源于油菜硼高效基因的BnA3NIP5;1Q启动子,全长1415bp,通过确定油菜中是否具有该转座子插入片段TEQ可快速有效的鉴别油菜是否具有抗低硼胁迫性能,加快具有高硼利用率的油菜育种速度。
华中农业大学 2021-04-11
用于水净化的酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 自组装膜和集成设备
膜技术特别是超滤膜技术广泛应用到海水和水体净化、化工分离、医药和食品等领域。但是,目前的膜材料耐污染能力和选择性均有限,且成本高,限制了膜技术的广泛应用。该技术通过酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制备、在多孔支撑体表面组装成自组装膜和集成设备后具有亲水、耐污染、选择性吸附和净化的性能,可广泛用于海水淡化预处理、含油海水和污水的净化等,并已进行了 200升/小时自组装膜集成设备现场运行,完全可以产业化。该技术通过酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3 功能材料的制备、在多孔支撑体表面组装成自组装膜和集成设备,该自组装膜集成设备对海水和含油海水净化后可以分别达到碎屑岩油藏注水 A3 级标准(SY/T 5329-94)和天津市污水综合排放 1 级标准(DB12/356—2008),以及海水淡化反渗透膜的进水(浊度≤0.3NTU, SDI≤4)和向环境排放及回用的要求(固体悬浮物≤3mg/L,油含量≤8mg/L,COD≤50mg/L),在 0.1Mpa压力下的通量大于 500L/m2h,净化 1 吨海水的成本约 0.2-0.3 元人民币,成本低,可进行重复利用,可代替目前使用的聚合物超滤膜装置(1.7-2 元,材料无法回收利用,通量低)。 成果水平:国内领先,2 项发明专利 市场分析及前景:该技术研制的自组装膜和集成设备已经进行了 200 升/小时自组装膜集成设备的现场运行,完全可以进行产业化。年产 100 吨酸化 ZrxSi1-x O2/Al2O3功能材料需要投资 500 万元人民币(包括固定资产和流动资金),可制造处理 200 万吨水的自组装膜集成设备,需要员工 10-15 人,年利润大约在 1000 万人民币。1 吨酸化 ZrxSi1-x O2 /Al2O3功能材料组成自组装膜后可处理含油海水 2 万吨,核处理 1 吨含油海水需 0.2-0.3 元人民币。 主要技术指标:该自组装膜集成设备对海水和含油海水净化后可以分别达到碎屑岩油藏注水 A3 级标准(SY/T 5329-94)和天津市污水综合排放 1 级标准(DB12/356—2008)。 合作方式:融资 1000 万 
天津大学 2021-04-11
二甲苯分馏单元C8A资源配置与运行操作优化技术 开发
由于装置改造,现有芳烃二甲苯生产装置多存在多塔联合处理具有不同组成分布的原料情况,由于每个精馏塔具有不同分离性能,为使得所需处理原料与处理装置的分离特性相匹配,必须对各装置处理负荷进行合理分配,才能使节能优化成为可能并实现之。该项目在对二甲苯生产装置深入了解的基础上,完成了对装置生产过程热力学分析的研究,并研究了二甲苯精馏过程进料状态、塔内操作条件等变化对装置生产能力和能耗的影响,建立了二甲苯分馏装置的机理模型,定量分析了影响装置生产能力和能耗的因素,对三个精馏塔开展C?A资源离线优化配置进行了系统的研究,通过合理分配三台分馏塔的处理量,优化进料组成,在保证邻二甲苯产量和质量要求的前提下,达到装置节能降耗的目的,为装置实现各股C?A资源在上述三塔之间的合理分配提供了理论依据和现场指导。该项目建立了新老二甲苯分馏装置生产性能相匹配的进料分配技术应用平台,该平台可以针对不同的C?A进料量及组成情况,对二甲苯分馏装置的进料配置进行整体优化,给出C?A原料在各塔的分配,用于指导生产操作,实现各股C?A资源在新老装置中负荷的合理分配,降低二甲苯分馏塔能耗,同时在C?A资源及市场供求允许的情况下确保合适的产品要求。
华东理工大学 2021-04-11
低 C/N 比污水A2/O+BAF 深度脱氮除磷工艺技术
针对我国低 C/N 比污水现状和深度脱氮除磷的要求,本项目全面开发适用于低 C/N 比污水处理的A2/O+BAF(曝气生物滤池)深度脱氮除磷工艺技术,以解决我国污水深度脱氮除磷碳源缺乏的问题。本项目基于反硝化除磷技术和双污泥理论,构建 A2/O+BAF 系统,从工艺设计上解决传统工艺中脱氮和除磷污泥龄的矛盾,并建立起强化 A2/O+BAF 工艺反硝化除磷性能的过程控制方法,使污水处理在不外加碳源的条件下能够达标排放,并且能够节省曝气能耗和降低污泥产量,是一种具有广泛应用价值的新型污水处理技术。
北京工业大学 2021-04-13
一种非晶铁磷合金/V8C7 复合镀层及其电镀工艺
本发明之非晶铁磷合金/V8C7复合镀层,所述复合镀层的基体材质为非晶态Fe-P合金,Fe 含量为复合镀层的60-89wt%(优选70-85wt%),P 含量为复合镀层的10-30wt%(优选12-22wt%),所述复合镀层中含有固体微粒V8C7,含量为复合镀层的1-10wt%(优选3-7wt%)。复合镀层可以含有各种不同的金属或合金以及各种不同类型的微粒,其技术适用性和实用性宽广,具有较强的可变性和可操作性,应用将日益广泛。
长沙理工大学 2021-01-12
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