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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
全自动血涂片显微成像仪
深圳国际研究生院何永红课题组研制了全自动血涂片显微成像仪,可以对血细胞显微结构成像、分类、计数进行分析,利用成像仪对血涂片细胞形态显微图像进行全自动化的大量采集,利用神经网络算法对这些高清图像进行半监督学习,进而识别新冠肺炎血细胞的特征,用于辅助诊断。 为了尽快将该项技术应用于新冠肺炎的临床诊断,研发人员与合作者已组织了临床实验,成像仪被应用于新冠肺炎患者血涂片检测并发现了“吞噬细胞变大、淋巴细胞减少、 破裂细胞增多” 异常变化,为新冠肺炎快速诊断提供了重要线索。
清华大学 2021-04-10
旋转机械扭振分析仪
扭振分析仪可以用于开展汽轮机等各类旋转机械传动轴系扭转振动测试,提供以下分析图表:数据列表、波形、频谱、棒图、趋势分析、瀑布图、层叠图、历史数据查询等,测试数据可导出至Excel文件。主要技术指标:4通道;美国国家虚拟仪器公司硬件;32位计数器;计数频率100MHz;最低测量转速:0.025r/min。
东南大学 2021-04-11
一种钢轨磨损检测仪
一种钢轨磨损检测仪,可沿着钢轨运动,通过安装在钢轨磨损检测仪上的摄像头、测距传感器分别对钢轨的轨头顶面和轨头侧面进行检测,并将检测到的数据和图像与标准钢轨进行对比,确定钢轨被磨损的程度,当检测到钢轨磨损达到了重伤程度,并及时告警。该装置属于非接触式自动检测,不会对仪器的检测部分以及钢轨产生磨损,可实现自动循迹检测,检测效率高。 
华东交通大学 2021-05-04
锅炉水循环安全在线监测仪
一种锅炉水循环安全在线监测仪,其特点是:包括锅炉汽包管路a上的高压阀门a,仪表阀门a与差压变送器a连接,锅炉汽包的下联箱的高压阀门b与并连的仪表阀门b,c连接,仪表阀门b与差压变送器a连接,仪表阀门c与压力变送器a连接,锅炉汽包水冷壁管上的测速管上的高压阀门c与并连的仪表阀门e,f连接,仪表阀门e与压力变送器b连接,仪表阀门f与差压变送器b连接,锅炉汽包管路a上的高压阀门a与仪表阀门g连接,仪表阀门g与差压变送器b连接,差压变送器a,b,压力变送器a,b与各自的测压电阻电连接,锅炉汽包上的热电偶与测温电阻电连接,测压电阻,测温电阻均与数据采集器,计算机电连接.具有自动监测,诊断故障准确等优点.
东北电力大学 2021-04-30
一种激光制导自准直仪
成果描述:本实用新型涉及激光制导技术领域,尤其是一种激光制导自准直仪,包括自准直仪测量部和导轨,自准直仪测量部固定在导轨一端,导轨另一端滑动连接有反光镜,自准直仪测量部通过调节装置连接有物镜,调节装置包括第二滑轨和安装板,第二滑轨为两组,且分别固定在自准直仪测量部端部两侧,第二滑轨上滑动连接有第二滑块,安装板固定在两个第二滑块之间,安装板上设置有第三滑轨,第三滑轨上滑动连接有第三滑块,第三滑块固定在物镜一端;物镜上端通过连接杆活动连接有激光器,反光镜顶端活动连接有激光靶。本实用新型结构简单,使用方便,能够利用激光的直线性能很快的将反光镜中心与物镜中心对齐。市场前景分析:本实用新型结构简单,使用方便,能够利用激光的直线性能很快的将反光镜中心与物镜中心对齐。与同类成果相比的优势分析:国内领先
成都大学 2021-04-10
旋转机械扭振分析仪
扭振分析仪可以用于开展汽轮机等各类旋转机械传动轴系扭转振动测试,提供以下分析图表:数据列表、波形、频谱、棒图、趋势分析、瀑布图、层叠图、历史数据查询等,测试数据可导出至Excel文件。主要技术指标:4通道;美国国家虚拟仪器公司硬件;32位计数器;计数频率100MHz;最低测量转速:0.025r/min。
东南大学 2021-04-11
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