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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
汽车覆盖件模具高速高精加工理论及应用研究
项目针对汽车覆盖件模具的高速高精加工,提出了面向加工特征的模具型面粗加工策略、面向刀具序列的分片加工策略和基于微观几何仿真和瞬时切削力模型的进给速度优化方法,使每台设备加工效率提高20%以上;提出了三维刃口轮廓的螺旋线插补加工方法,改变了以往靠手工调整的不足,实现了三维刃口轮廓的高效数控自动加工,不仅使加工效率提高了30%以上,而且防止了加工过程中可能出现的干涉现象,保证了加工质量。针对刃口空档背铣刀加工过程中缺乏专门的CAM模块、加工编程繁琐、精度不易保证的缺点,提出新的刃口空档背铣刀数控加工策略,能根据输入的参数,偏置刃口线后计算出加工轨迹,在计算过程中考虑了刀具的干涉,保证了程序的安全性。 该项目成果已在天津汽车模具股份有限公司得到了推广应用,并创造了显著的经济效,三年来为企业增加利润1300多万元。经天津市高新技术成果转化中心组织专家鉴定,结论为国际先进水平。
天津职业技术师范大学 2021-04-10
一种二级汽车制动能量回收装置
本发明公开了一种二级汽车制动能量回收装置,包括:一中间传动机构、一活动锁止机构、两个弹簧储能机构G1~G2以及固定连接于汽车动力传动轴上的两个能量释放被动齿轮H1~H2和一能量收集主动齿轮。本发明汽车制动能量回收装置能够回收、存储汽车制动时的制动能并充分转化利用该制动能,达到节能减排的目的,符合当今的时代需求;同时,本发明利用制动踏板即可控制发条弹簧进行二级能量回收,并有效防止发条弹簧过载,能量转换效率高、响应快速性、无污染且结构简单。
浙江大学 2021-04-11
安装在汽车进气系统上的薄膜空气吸振器
其他成果/n本发明公开了一种安装在汽车进气系统上的薄膜吸振器,用于消除由进气系统引起的至少一种车内噪声,所述汽车进气系统包括依次连接的进气管、空气滤清器和出气管,该吸振器包括开设在所述进气管振动异常处的开孔以及密封覆盖在所述开孔外侧的薄膜,所述开孔的孔径小于进气管的直径。本发明在不增加进气系统降噪空间的前提下,以及合理的成本控制下,可以有效改善进气系统低、中、高各频率段噪声。
武汉理工大学 2021-04-11
汽车空调压缩机耐久性试验台
本试验台的用途是提供对汽车空调压缩机运行环境的模拟,使压缩机在各种不同的 工况下运转,按照行业标准完成汽车空调压缩机的耐久性试验。适用于小型汽车空调压 缩机的产品开发,以及定型产品的抽检所要求的耐久性试验和启动耐久性试验。 技术指标 1.被试压缩机冷量范围:在名义工况 1800rpm 转速下,最大制冷量为 8kW。 2.被试压缩机转速范围:500~7000rpm 3.试验工况调节范围: 吸气/蒸发压力:0~0.5MPa 排气/冷凝压力:0~3.0MPa 吸气温度:-10~50℃ 被试压缩机环境温度:30~115℃ 4.连续工作计时范围: 0.001 秒~9999 小时内任意设置 5.离合器通断时间计时范围:0.1 秒~999 小时内任意设置 6.开停机次数计数范围: 0~99999 次 应用领域:汽车空调压缩机耐久性试验台的改造和新建
同济大学 2021-04-13
汽车零部件内高压液力成形设备及工艺
1. 项目概述内高压液力成形(Hydroforming)是近年来在德国,美国等发达国家发展起来的一种先进的制造技术,它利用高压液体使工件进行塑性成形,特别适合沿轴向截面变化的异形截面空心构件的加工。这类零件在汽车行业有大量应用,如轿车副车架,汽车排气系统异型管,底盘、车身框架,仪表盘横梁,散热器支撑架,座椅架等。这类零件约占汽车总重量15%~25%。除了汽车行业,内高压成形也可广泛应用于高档自行车,摩托车,航空、航天、化工、医疗、卫浴等行业,其市场潜力是极大的。南京工业大学以机床制造与有限元技术为基础,开发了我国具有自主知识产权的,具有国际先进水平的紧凑型大吨位内高压液力成形设备,并已应用到汽车零件的生产中。2. 技术优势(1)高压液体压力达150-400MPa;(2)合模力1000-5000吨;(3) 工作台1.2米×1.5米 或按零件尺寸定;(4)工作频率:2.5分/件 ;(5)设备总体尺寸:6米 × 6米 ×2.8米。
南京工业大学 2021-04-13
一种加强型汽车半悬挂空气悬架系统
本实用新型公开一种加强型汽车半悬挂空气悬架系统,连接固定在汽车底架和支撑桥之间,包括固定在汽车底架的纵梁底面的拱形导向臂,拱形导向臂的拱形两侧设有两个呈水平分布的侧翼臂,两个侧翼臂的端部固定有固定台,固定台表面安装有空气弹簧,空气弹簧的顶端固定于汽车底架的纵梁底面;拱形导向臂的拱形中部铰接有铰接固定座,铰接固定座的顶端焊接固定于汽车底架的纵梁底面。本实用新型设有拱形导向臂,拱形导向臂的两端对称设有两个空气弹簧,通过两个空气弹簧的共同作用可以进一步减弱冲击力,同时在冲击力较大时,由于拱形导向臂的两端侧
安徽建筑大学 2021-01-12
汽车动力转向器计算机辅助测试(CAT)系统
技术特点:采用通用微机为控制核心,采用应变式测力原理对液压油压力和手力扭矩进行监测,实现转向器手力特性的自动测量、状态和图形的动态显示,指示调整余量及调整方向,数据及特性曲线的自动记录输出,有储存和再处理功能,并可对多台CAT系统实现网络化集中管理。 主要指标:为消除环境温度及油温对测量结果的影响,系统具有温度自动检测及补偿修正功能,提高了测量精度。针对工厂现场干扰源多、环境条件十分恶劣的现状,研究出了专用的高抗干扰专用接口和电源供电系统。整个系统采用汉字菜单,中文人机对话,调整指示显示。采用数字滤波和样条曲线拟合的方法,编制了数据处理软件。
大连理工大学 2021-04-13
新能源汽车空调用电动涡旋压缩机产品
面向工程中的大尺寸零件高精度测量(如飞机、风电叶片、汽车、发动机的反求测量、大型装备制造、装配中精度检测等),以远距离全局测量设备(Leica AT901-LR激光跟踪仪、iGPS)建立全局坐标控制与约束,再辅以近距离终端测量设备(FARO P12测量臂、激光三维扫描仪)构建组合式测量系统,实现大范围、不同类型被测点(如盲点、密集点云、形貌特征等)的高精度测量。 组合式测量方法很好地解决了大尺寸零件整体尺寸大与局部空间复杂、测量特征多样之间的矛盾,具有测量精度高、测量效率高及适应性好的特点。
西安交通大学 2021-04-11
天然气汽车加气站系列成套压缩机组
能源短缺和环境污染是21世纪人类所面临的首要问题,寻求清洁替代能源是解决这一问题的有效途径,尤其是汽车燃料替代。天然气作为汽油替代燃料已经表现出了经济、环境等各方面的明显综合优势,目前在世界范围内正处于迅速发展阶段。国内近年迅速发展的汽车工业、世界能源结构的调整、西气东输工程的顺利进行都在极大地推动着汽车燃料向天然气的转换。天然气在汽车中以200个大气压的高压状态储存,因而其充装需要在专门的加气站进行,并需要远比加油机复杂得多的专门设备,这些设备中最核心的装置是天然气压缩机组,它几乎占据了加气站设备投资的一半,这决定了其生产利润的可观性,因而这一产业近年迅速崛起。加气站压缩机也称CNG压缩机,根据使用场合及天然气来源的不同有母站压缩机、常规站压缩机、子站压缩机三种型式。这种设备属于机电一体化成套机组,具有较高的技术含量和生产技术难度,同时也具有较高的生产利润率。国内已有几个厂家已介入了CNG成套机组的生产,国外产品也正涌入中国市场。目前该产品生产的毛利率仍然较高,市场需求量也正大幅度提升,产品生产组织的条件和投资不大,因而是一个良好的进入楔机,具有广阔的市场前景。 本项目始于1995年,获2007年度国家863计划立项,所研发的产品和技术的主要创新性和领先性在于:①我们持有相关技术的多项自主知识产权专利,在国内最早开始从事相关技术研究和产业推广工作,具有丰富的研究成果和产业化推广经验;②我们具有丰富的实践经验,曾为国内多家企业开发过各种规格的母站、常规站、子站CNG压缩机产品,目前国内市场在售的许多国产CNG压缩机产品都是我们主持开发或协助开发的,部分产品已经出口国外数十台套;③我们具有敦实的基础性研究成果,著有国内唯一的《CNG压缩机及其设备》科研专著;④我们的研究水平居于国际前列,基于国家863计划研发的“大型CNG母子站成套压缩机组研发及产业化”项目产品已经被产业化实施,并服务于中石油、中石化等大型天然气发展机构。 目前国内天然气汽车的普遍应用仍只局限于西安、成都、乌市等西部地区和城市,随着西气东输工程的进行,以及东海油气田的探明,我国东部大部分地区将迅速开始天然气汽车技术的发展。加气站建设是燃气汽车发展的基础性设施,所以未来5~10年将会是一个加气站设备产品需求的高峰期,预计2010年前的国内市场需求至少在1000套。十年前的天然气汽车及加气站装备主要靠国外引进,近五年来相关技术和全部装置已经完全实现了国产化,技术研发、产品生产、零部件配套、相应工程设计和安装调试等国内均可解决,市场介入时机成熟。CNG压缩机组属于大型成套设备,订单式单件生产,属典型的机械制造业,目前产品生产的毛利率约在40%,效益比较可观。
西安交通大学 2021-04-11
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