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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
十七部门关于印发《“数据要素×”三年行动计划(2024—2026年)》的通知
到2026年底,数据要素应用广度和深度大幅拓展,在经济发展领域数据要素乘数效应得到显现,打造300个以上示范性强、显示度高、带动性广的典型应用场景......
“国家数据局”微信公众号 2024-01-08
国家发展改革委 国家数据局关于印发《数字经济促进共同富裕实施方案》的通知
将数字素养培训相关内容纳入中小学、社区和老年教育教学活动,加强普通高校和职业院校数字技术相关学科专业建设。
国家发展改革委网站 2024-01-06
数据中心高密插卡式云计算TOR交换机RG-S6920-4C
面向AI等应用发展趋势推出的新一代高性能、高密度插卡式交换机 产品特性: 固化4个扩展插槽,每槽位最大可支持32个100G端口,更好满足数据中心网络演进需求 支持2+2电源与5+1风扇热插拔,支持GR完美重启,实现硬件与链路可靠性双重保护 三层路由功能轻松适配多重业务,数据传输高效有保障 多重管理方式选择 网络维护简单有效 构建下一代数据中心网络 AI/机器学习等应用的高速发展,驱动下一代数据中心网络向100G/400G演进。下一代数据中心网络,要求设备在单位空间内,具备更高的性能、更大的带宽,RG-S6920-4C在4U高度空间内,最大可提供128个100G端口,或64个100G端口+16个400G端口,更好的满足下一代数据中心网络的演进需求。 构建高性能、低延时数据中心网络 RG-S6920-4C交换机配合RG-S6510系列交换机,基于PFC/ECN等网络流控技术,以及MMU调优技术,可构建端到端、无损、低时延转发的RDMA(Remote Direct Memory Access,远程直接内存访问)基础承载网络,满足AI/机器学习、高性能计算、分布式存储大数据等应用场景的网络部署要求。 电信级可靠性保护 RG-S6920-4C交换机支持2+2电源冗余,5+1风扇冗余,所有电源模块以及风扇模块均可以热插拔而不影响设备的正常运行。此外整机还支持电源和风扇的故障检测及告警,可以根据温度的变化自动调节风扇的转速,更好的适应数据中心的环境。还具备设备级和链路级的多重可靠性保护。采用过流保护、过压保护和过热保护技术。 除了设备级可靠性以外,该系列还支持丰富的链路可靠性技术,比如支持GR快速重启、BFD快速转发检测等机制。当网络上承载多业务、大流量的时候,降低异常对网络业务的影响,提升整网可靠性。 IPv4/IPv6双栈协议多层交换 RG-S6920-4C交换机,硬件支持IPv4/IPv6双协议栈多层线速交换,硬件区分和处理IPv4、IPv6协议报文,支持多种Tunnel隧道技术(如手工配置隧道等等),可根据IPv6网络的需求规划和网络现状,提供灵活的IPv6网络间通信方案。 支持丰富的IPv4路由协议,包括静态路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP4等,满足不同网络环境中用户选择合适的路由协议灵活组建网络。 支持丰富的IPv6路由协议,包括静态路由、RIPng、OSPFv3、BGP4+等,不论是在升级现有网络至IPv6网络,还是新建IPv6网络,都可灵活选择合适的路由协议组建网络。 完善的管理性 支持丰富的管理接口,例如Console、MGMT口、USB口,支持SNMPv1/v2/v3,支持通用网管平台。支持CLI命令行, Telnet,集群管理,使设备管理更方便,并且支持SSH2.0、SSL等加密方式,使得管理更加安全。 支持SPAN/RSPAN镜像和多个镜像观察端口,可以将网络流量输出分析以采取相应管理维护措施,使原本不可见的网络业务应用流量变得一目了然,可以为用户提供多种网络流量分析报表,帮助用户及时优化网络结构,调整资源部署。
锐捷网络股份有限公司 2022-09-19
卫星物理层安全通信关键技术及应用
卫星通信具有覆盖范围广、容量大、传输速率高等优点,可用于多种复杂通信环境,在军事通信中得到了大量的应用。然而由于卫星信道的开放性,通信信息极易泄漏,通信隐蔽性较差。因此,如何增强卫星通信的安全性,进而提高通信的保密性逐渐成为各国研究的热点。 针对传统扩频通信技术中扩频序列易被检测和破解的问题,提出了一种基于功率混合的安全通信方法,该方法将待加密的军用信息和其它辅助信息按不同的功率进行混合来传输,此过程中,若是非接收方想要破获待加密信息,只有在得知作为辅助信息的其它信息的前提下才能进行;此外,辅助信息是从普通民用通信中的信号里面进行选取,并通过其他的传输路径到达卫星,这样既实现了信息的有效利用,又提升了通信过程中的安全性。 针对现在扩频通信技术,尤其是直接序列扩频技术已经不再具备安全性,容易被敌方利用扩频码的设计漏洞截获并破译的现状,提出了一种利用伪多径效应来进行安全通信的方法及装置,在该种信号传输模式下,安全性不再依靠扩频技术,而是依赖于特定的功率复用方式,这种复用方式可以看作是对“多径效应”的一种利用,大大提高了信号传输的安全性。 针对卫星通信信道具有开放性,极易受到外界干扰,当外界干扰功率太大时会直接影响正常通信的特点,提出了一种盲源信号分离的方法及装置, 通过该方法完成了对强干扰信号的估计和分离,改善了卫星通信过程的安全性,提高了卫星通信系统的通信性能。
电子科技大学 2021-02-01
充填采矿灾变预测与防治关键技术及应用
针对充填采矿灾变预测与防治的关键问题开展研发,本成果主要技术内容如下:(1)系统研究了充填体破坏失稳声发射预测技术,开辟了用声发射预测充填破坏失稳的新途径;(2)开发了胶结充填过程控制成套技术,提出并成功实施不良地质体超前护帮充填技术等。本技术成熟可靠,适用于充填法开采的金属矿山,已经在江西等省的 9 家矿山推广应用,累计取得产生超过 3 亿元的经济效益和显著的社会效益,并荣获 2011 年江西省科技进步二等奖。 
江西理工大学 2021-05-04
生态农业智慧化信息系统的示范应用
系统的主要功能包括(参见图1): (1) 数据、视频实时数据采集和无线传输; (2) 基于上位机的远程控制和数据显示、追溯及分析等; (3) 基于手机客户端的移动APP线上线下销售; (4) 基于WiFi的手持终端定位、导航和跟踪; (5) 信息融合和专家决策支持系统; 应用领域包括:温室环境智能控制、智能家居、农田生产(四情)监测、旅游景区的人流量统计及大数据分析、大型商场智能监控、地下停车场定位等。 项目特色:和有机农业的行业领导者紧密结合,解决现有农业物联网系统中有线系统中的布线复杂、成本高且功能单一的难题;在TCP和UDP协议下都可实现毫秒级延时的实时控制;集数据采集、传输、远程控制及终端定位、导航和监控于一体;系统可完成基于手机APP和上位机软件的多种控制方式;只要满足有WiFi,Internet,移动网络其中的任意一个即可进行远程控制。 先进性:国内首个集数据采集传输、视频监控、终端导航、定位与跟踪与一体的农业信息化平台,利用手机APP实现对农作物的线下生产、线上销售、长势跟踪等一体的多功能农业信息化智能平台; 技术指标:电源输入(DC 2.0~3.6V);控制延时<30ms;误码率< ;无线节点续传距离>=150m;无线AP覆盖范围>30X30 ;定位精度<1.5m;可用信道数15个;支持点对点、点对多点、对等和Mesh网络 能为产业解决的关键问题: 可解决传统农业中的粗放式种植、经验型种植及人工参与度高等问题,在降低农业生产成本的同时,提高农业生产、销售、追溯等环节的智能化水平。基于WiFi获取的现场后台大数据挖掘将解决现代农业的专家知识匮乏问题,形成可信度高的知识库指导农业生产。 实施后取得的效果: 推动当地农业智能化水平进步,提高农业生产效率、减少农业生产成本,促进规模化种植、最终形成行业标准。
电子科技大学 2021-04-10
辣椒疫霉病菌几丁质合酶及其基因和应用
本发明涉及辣椒疫霉病菌(Phytophthora capsici)中的几丁质合酶。其氨基酸序列为与如SEQ ID No.4所示的氨基酸序列在相似性在90%以上,优选在95%以上,更优选在98%以上且具有与如SEQ ID No.4所示的氨基酸序列相同功能的氨基酸序列。所述辣椒疫霉病菌的几丁质合酶的活性水平能够调节活性孢子囊和活性游动孢子的产量从而影响辣椒疫霉病菌的致病力或寄主的发病程度。
中国农业大学 2021-04-11
控制与保护开关在交通领域的应用研究
在交通领域,特别是轨道交通领域,存在大量的电动机性质的负载。如大型交通枢纽中用于消防控制的的风机、水泵;轨道交通领域用于信号控制的转辙机等等。这些负载的正常运行直接关系着交通系统的安全可靠运行。然而由于种种原因,当前的交通领域电动机负载仍然使用着传统的分立元器件构成构成控制 与保护系统。其构成图如图1(a)所示。图1 电动机电控系统的构成a)分立器件构成的电控系统       b)CPS构成的电控系统 在采用传统的分立器件构成电控系统中(如图1 a所示),其主要电器元件构成为:熔断器(FU)+断路器(QF)+接触器(KM)+热继电器(FR)。基本工作原理是:在正常情况下,由KM控制电路的通断,当过载或断相时,由FR控制KM切断电路,当短路故障出现时,由QF(FU)断开故障电路。 在分立元器件构成的系统中,由于采用不同考核标准的电器产品之间组合在一起使用时,保护特性、控制特性配合不协调;设计人员选择电器元器件可能匹配不当;成套厂购置不同生产厂家的元器件产品的质量不同和装配调整不当;用户现场整定不当;元器件生产厂家推广和技术服务不到位。因此要达到完善的选择性保护或是各种保护特性的协调配合的目标,难度很大。而一旦出现上述情况,通常会造成接触器的主触头烧毁、甚至造成飞弧,使故障扩大,影响邻近供电回路;断路器在系统出现短路故障时不能正常分断电路;保护装置不能起到保护电动机的功能,造成误动或拒动等。 近年来,由本项目负责人所参与的新型多功能集成化的控制与保护开关(CPS)已经在其他领域取得了大量的使用,并且取得了良好的效果。控制与保护开关结构图如图2所示。 由控制与保护开关电器(CPS)构成的电控系统如图1 b所示。 CPS具有多种分立器件的组合功能,且这些功能在产品内部具有协调配合的特性,因此,由CPS构成的电控系统与由分离器件构成的系统有以下不同: 具有控制与保护自配合的特性:CPS集控制与保护功能于一体,相当于断路器(熔断器)+接触器+热继电器+辅助电器。很好的解决了分立元件不能或很难解决的元件之间的保护与控制特性匹配问题,使保护与控制特性配合更完善合理,只要根据负载功率或电流即可正确选择单一产品,代替以往的包括自电源进线至负载端的各种电器;大大减轻了设计人员的工作量。 具有较高的运行可靠性和系统的连续运行性能: CPS在分断短路电流后无需维护即可投入使用,即具有分断短路故障后的连续运行性能,CPS在进行了不小于1500次的AC-44操作性能后(相当于AC44电寿命)紧接着完成分断额定运行短路电流(Ics:O-CO-CO)试验后,仍具有不小于1500次的AC-44操作性能,这是由断路器等分立器件构成的系统所难以达到的,CPS的这一特性极大地提高了系统的运行可靠性和系统的连续运行性。 本项目拟研究: 研究交通领域的电动机负载的控制与保护的基本要求; 提出CPS应用与交通领域电动机控制与保护的特殊要求; 设计制作符合交通领域电动机控制与保护的CPS; 构建基于CPS的交通领域电动机的监控系统; 本项目前期研究成果丰富。拥有授权发明专利13个,累计发表文章13篇。随着国家战略的实施,未来将建设更多的高速铁路,也有更多的高铁站、地铁站等等。需要在交通领域安装更多的电动机。每一台电动机都需要一个控制与保护系统。如能用CPS来替代传统的分立元器件,将会产生显著的效果。具有很大的应用前景和社会效益。
同济大学 2021-04-11
大规模知识图谱的构建及智能应用平台
成果介绍主要研究方向为人工智能、知识图谱、自然语言处理、社交网络、大数据、信息检索等。作为项目负责人主持完成2项国家自然科学基金,1项中国博士后基金一等资助项目,5项省部级重点实验室开放课题项目,10余项企业联合研发项目等。作为主要负责人参与国家重大研发计划子课题、总装预研、863课题等项目。研究成果已应用于国防、科技情报、医疗、智慧司法、智能制造等行业。担任数十个重要国际会议和国内外重要期刊的程序委员或审稿人。已在国内外重要学术期刊和会议上发表学术论文90余篇。研究工作被60多个国家和地区的学者引用1500余次。技术创新点及参数面向多源异构数据的知识图谱构建技术;大规模知识图谱的高效融合技术;面向跨媒体异构数据的知识表示技术;基于语义关联和知识驱动的信息汇聚技术;面向复杂问题智能问答技术;基于知识和机器学习和问题推理和分析技术。
东南大学 2021-04-11
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