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考慮時(shí)空關(guān)聯(lián)與數(shù)據(jù)隱私性的有源配電網(wǎng)分布式光伏功率預(yù)測(cè)技術(shù)

（一）成果背景分布式光伏可在用戶側(cè)就近安裝與消納，減少因長(zhǎng)距離輸送帶來(lái)的線路損耗問(wèn)題，在新型電力系統(tǒng)建設(shè)中發(fā)揮著重要作用。2021年6月，國(guó)家能源局綜合司發(fā)布了《關(guān)于報(bào)送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)方案的通知》，用以推動(dòng)分布式光伏高質(zhì)量發(fā)展、支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)。在該政策的推進(jìn)下，分布式光伏容量迅猛增長(zhǎng)。截至2021年底，國(guó)內(nèi)分布式光伏裝機(jī)容量已達(dá)到107.5GW，約占光伏總裝機(jī)容量的三分之一，且其增長(zhǎng)速度已經(jīng)超過(guò)了集中式光伏。（二）痛點(diǎn)問(wèn)題對(duì)于配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，光伏出力易受天氣因素影響，具有極強(qiáng)的隨機(jī)波動(dòng)特性，大規(guī)模分布式光伏接入，一方面加劇了配電網(wǎng)負(fù)荷短時(shí)波動(dòng)，影響電力實(shí)時(shí)平衡，制約負(fù)荷預(yù)測(cè)精度提升；另一方面，分布式光伏出力特性與負(fù)荷特性的不匹配造成其難以消納，為有源配電網(wǎng)運(yùn)行管理帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。對(duì)于電力市場(chǎng)交易來(lái)說(shuō)，隨著新一輪電力體制改革的持續(xù)深入，分布式光伏所有者作為售電商參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)成為必然趨勢(shì)。分布式光伏出力的不確定性與短時(shí)劇烈波動(dòng)性，使得分布式光伏電站/售電商難以制定合理的市場(chǎng)交易策略與電力交易合同，面臨嚴(yán)重的市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)。因此，亟需精準(zhǔn)的分布式光伏功率預(yù)測(cè)，為有源配電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行、分布式光伏消納，分布式光伏參與電力市場(chǎng)等提供有力數(shù)據(jù)支撐。（三）技術(shù)方案 1、基于變分模態(tài)分解與動(dòng)態(tài)圖卷積網(wǎng)絡(luò)的分布式光伏功率預(yù)測(cè) 首先利用變分模態(tài)分解各分布式光伏復(fù)雜出力序列分解為相對(duì)簡(jiǎn)單、波動(dòng)較小的不同頻率子序列，以減小場(chǎng)站間關(guān)聯(lián)關(guān)系的挖掘難度。然后，基于分布式光伏場(chǎng)站間時(shí)空關(guān)聯(lián)性處于動(dòng)態(tài)變化中的考慮，利用全連接神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將各節(jié)點(diǎn)特征映射到多維空間，而后利用時(shí)域卷積挖掘跨節(jié)點(diǎn)關(guān)聯(lián)關(guān)系，由此以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式挖掘各頻率下各場(chǎng)站子序列關(guān)聯(lián)性，有效實(shí)現(xiàn)子序列動(dòng)態(tài)圖結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。最終，基于可用于非歐式空間結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)建模的卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將其與動(dòng)態(tài)圖結(jié)構(gòu)結(jié)合，建立考慮動(dòng)態(tài)時(shí)空關(guān)聯(lián)性的圖卷積預(yù)測(cè)模型，針對(duì)不同頻率下出力子序列分別預(yù)測(cè)，而后重構(gòu)得到各場(chǎng)站功率進(jìn)而獲取配電網(wǎng)分布式光伏總功率。 2、基于深度聯(lián)邦學(xué)習(xí)的分布式光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè) 首先，基于長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)域自編碼器模型，該模型編碼器用于提取每個(gè)時(shí)間步輸入的時(shí)域特征，而后利用解碼器將該特征向量轉(zhuǎn)換為輸出序列進(jìn)行未來(lái)時(shí)間步的預(yù)測(cè)，自編碼能顯著增強(qiáng)長(zhǎng)短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)域建模能力。而后，利用注意力機(jī)制解決其在處理長(zhǎng)輸入時(shí)間序列時(shí)會(huì)導(dǎo)致解碼器面臨特征冗余問(wèn)題，且使模型聚焦于對(duì)輸出更關(guān)鍵的時(shí)域特征。由此，利用注意力自編碼預(yù)測(cè)模型通過(guò)對(duì)時(shí)域特征的有效挖掘?qū)崿F(xiàn)功率預(yù)測(cè)精度的進(jìn)一步提升。在此基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了用于分布式光伏功率預(yù)測(cè)的聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架，在該框架中，本地用戶僅需將本地模型進(jìn)行共享，無(wú)需數(shù)據(jù)的傳輸，而后由中央服務(wù)器進(jìn)行模型的聚合以實(shí)現(xiàn)用戶間信息共享。在各本地場(chǎng)站進(jìn)行注意力自編碼預(yù)測(cè)模型的訓(xùn)練；在中央服務(wù)器，基于聯(lián)邦平均算法實(shí)現(xiàn)各本地預(yù)測(cè)模型的匯聚、全局模型的生成與下發(fā)。在保證數(shù)據(jù)隱私性的前提下取得與傳統(tǒng)集中式機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練近似的預(yù)測(cè)效果。（四）競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì) 1、有效表征廣域分布式光伏集群間時(shí)空關(guān)聯(lián)特征，實(shí)現(xiàn)分布式光伏功率預(yù)測(cè)精度提升。當(dāng)缺乏氣象實(shí)測(cè)或預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)時(shí)，考慮分布式光伏時(shí)空相關(guān)性可有效提升分布式光伏功率預(yù)測(cè)精度。現(xiàn)有研究多利用各光伏場(chǎng)站地理距離或者整體出力表征時(shí)空相關(guān)性。這種靜態(tài)建模方式在分布式光伏出力模式長(zhǎng)期穩(wěn)定的情況下，可以取得較好的預(yù)測(cè)效果。然而，易受天氣因素的影響，分布式光伏出力極易發(fā)生短時(shí)波動(dòng)，因而各場(chǎng)站關(guān)聯(lián)性處于動(dòng)態(tài)變化過(guò)程。以恒定的場(chǎng)站間關(guān)聯(lián)關(guān)系去考慮這種復(fù)雜的集群出力序列，顯然無(wú)法反映天氣影響下分布式光伏出力短時(shí)變化，難以實(shí)現(xiàn)功率預(yù)測(cè)精度的有效提升。所提的基于變分模態(tài)分解與動(dòng)態(tài)圖卷積網(wǎng)絡(luò)的分布式光伏功率預(yù)測(cè)方法，利用數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)挖掘各場(chǎng)站間關(guān)聯(lián)特性的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)挖掘。在基礎(chǔ)上，考慮到不同模態(tài)分量下各場(chǎng)站間關(guān)聯(lián)關(guān)系的差異性，將各場(chǎng)站原始功率分解為了相對(duì)簡(jiǎn)單、波動(dòng)較小的不同頻率模態(tài)分量，減小關(guān)聯(lián)關(guān)系的挖掘難度。 2、有效保證各分布式光伏數(shù)據(jù)隱私性，且能取得與傳統(tǒng)集中式機(jī)器學(xué)習(xí)訓(xùn)練方式近似的預(yù)測(cè)效果現(xiàn)有的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)預(yù)測(cè)方法性能在很大程度上依賴(lài)于訓(xùn)練數(shù)據(jù)的數(shù)量，因此大多以一種集中的訓(xùn)練方式實(shí)現(xiàn)，即中央服務(wù)器匯聚來(lái)自各場(chǎng)站的運(yùn)行數(shù)據(jù)而后進(jìn)行模型的訓(xùn)練。然而，這種集中訓(xùn)練的方式會(huì)期限數(shù)據(jù)隱私，使用戶信息暴露在公共環(huán)境而導(dǎo)致被外部攻擊者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、行為探測(cè)等。此外，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的電力市場(chǎng)中，分布式光伏場(chǎng)站所有者可能不愿共享數(shù)據(jù)。這些因素使傳統(tǒng)模型訓(xùn)練方式難以實(shí)現(xiàn)。所提的基于深度聯(lián)邦學(xué)習(xí)的分布式光伏發(fā)電功率預(yù)測(cè)方法，利用注意力自編碼模型在本地場(chǎng)站進(jìn)行建模預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本地功率時(shí)域特征的有效挖掘；利用分散式訓(xùn)練的聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架，實(shí)現(xiàn)各場(chǎng)站預(yù)測(cè)模型信息共享，有效保證本地用戶的數(shù)據(jù)隱私的同時(shí)取得不錯(cuò)的預(yù)測(cè)效果。創(chuàng)新點(diǎn) 1、考慮了場(chǎng)站間關(guān)聯(lián)關(guān)系的動(dòng)態(tài)性。對(duì)于分布式光伏，雖然場(chǎng)站數(shù)量眾多、分布廣泛，但是其位置臨近，由于云團(tuán)運(yùn)動(dòng)等氣象因素導(dǎo)致的相關(guān)性較強(qiáng)。所提方法以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式根據(jù)網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前的各場(chǎng)站輸入功率進(jìn)行關(guān)聯(lián)關(guān)系的動(dòng)態(tài)表征，實(shí)現(xiàn)功率預(yù)測(cè)精度的有效提升。 2、在保障各分布式光伏站點(diǎn)數(shù)據(jù)隱私應(yīng)的前提現(xiàn)實(shí)現(xiàn)信息共享。利用自編碼結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提升LSTM的時(shí)間序列建模能力；利用注意力機(jī)制模型聚焦于對(duì)預(yù)測(cè)更關(guān)鍵的輸入特征，以此實(shí)現(xiàn)時(shí)域特征的有效挖掘。在此基礎(chǔ)上，利用聯(lián)邦學(xué)習(xí)框架聚合各本地模型，實(shí)現(xiàn)各站點(diǎn)信息聚合，實(shí)現(xiàn)精度有效提升。市場(chǎng)前景隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)的推進(jìn)，分布式光伏裝機(jī)容量呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。所研成果可應(yīng)用于配電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、用戶可調(diào)度容量評(píng)估、激勵(lì)型需求響應(yīng)基線負(fù)荷估計(jì)等場(chǎng)景中，為高比例分布式光伏有源配電網(wǎng)的安全、經(jīng)濟(jì)、高效運(yùn)行，維持電力平衡等工作提供重要參考。同時(shí)，隨著分布式光伏逐步參與到電力市場(chǎng)，所研成果可為分布式光伏售電商制定最優(yōu)的交易策略，簽訂合理的價(jià)格合同提供有力數(shù)據(jù)支撐。綜上所述，所研成果市場(chǎng)前景廣闊。

華北電力大學(xué) 2023-08-10

功率芯片封裝器件

博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬(wàn)片，包括各類(lèi)種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無(wú)毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺(tái)烘烤5分鐘不起泡。一、項(xiàng)目進(jìn)展已注冊(cè)公司運(yùn)營(yíng) 二、企業(yè)信息企業(yè)名稱(chēng) 蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司企業(yè)法人潘遠(yuǎn)志注冊(cè)時(shí)間 2022/3/31 注冊(cè)所在省市江蘇省蘇州市組織機(jī)構(gòu)代碼 91610131MA712U7Q06 經(jīng)營(yíng)范圍一般項(xiàng)目：技術(shù)服務(wù)、技術(shù)開(kāi)發(fā)、技術(shù)咨詢、技術(shù)交流、技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)推廣；金屬表面處理及熱處理加工；新材料技術(shù)研發(fā)；新材料技術(shù)推廣服務(wù)；電子元器件制造；集成電路制造；信息安全設(shè)備制造；通信設(shè)備制造；光通信設(shè)備制造；雷達(dá)及配套設(shè)備制造；光電子器件制造；真空鍍膜加工；表面功能材料銷(xiāo)售；金屬基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料銷(xiāo)售；合成材料銷(xiāo)售；有色金屬合金銷(xiāo)售；半導(dǎo)體器件專(zhuān)用設(shè)備制造；新型陶瓷材料銷(xiāo)售；電子元器件零售；電子元器件批發(fā)；泵及真空設(shè)備制造；泵及真空設(shè)備銷(xiāo)售；通用設(shè)備制造（不含特種設(shè)備制造）；玻璃、陶瓷和搪瓷制品生產(chǎn)專(zhuān)用設(shè)備制造；電子專(zhuān)用材料研發(fā)；電子專(zhuān)用材料制造；特種陶瓷制品銷(xiāo)售；半導(dǎo)體器件專(zhuān)用設(shè)備銷(xiāo)售；集成電路設(shè)計(jì)；機(jī)械設(shè)備租賃；租賃服務(wù)（不含許可類(lèi)租賃服務(wù)）（除依法須經(jīng)批準(zhǔn)的項(xiàng)目外，憑營(yíng)業(yè)執(zhí)照依法自主開(kāi)展經(jīng)營(yíng)活動(dòng)）企業(yè)地址江蘇省蘇州高新區(qū)長(zhǎng)亭路8號(hào)大新科技園3幢二樓獲投資情況 2021/07/01蘇州匯伯壹號(hào)創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）天使輪1000萬(wàn)元 2022/03/22蘇州融享進(jìn)取創(chuàng)業(yè)投資合伙企業(yè)（有限合伙）preA輪2500萬(wàn)元三、負(fù)責(zé)人及成員姓名學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 入學(xué)/畢業(yè)時(shí)間潘遠(yuǎn)志鄧敏航楊添皓電子與信息學(xué)部/自動(dòng)化 2020/2024 陶佳怡管理學(xué)院/大數(shù)據(jù)管理 2020/2024 林子涵電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 袁子涵電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 牟國(guó)瑜電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2020/2024 楊志鵬能源與動(dòng)力工程學(xué)院/強(qiáng)基（核工程與核技術(shù)） 2020/2024 田繼森航天航空學(xué)院/工程力學(xué) 2020/2024 孫浩然機(jī)械工程學(xué)院/機(jī)械工程 2020/2024 鄭力愷電氣工程學(xué)院/電氣工程及其自動(dòng)化 2019/2023 王羿淮管理學(xué)院/工商管理 2019/2025 李青卓材料科學(xué)與工程學(xué)院/材料科學(xué)與工程 2018/2023 四、指導(dǎo)教師姓名學(xué)院/所學(xué)專(zhuān)業(yè) 職務(wù)/職稱(chēng) 研究方向宋忠孝材料學(xué)院/材料系教授、博士生導(dǎo)師核電領(lǐng)域；電化學(xué)、催化、電池領(lǐng)域；器件、封裝領(lǐng)域：高溫抗氧化燒蝕、高壓抗電弧燒蝕領(lǐng)域；輕量化領(lǐng)域硬質(zhì)涂層領(lǐng)域王小華電氣學(xué)院/電機(jī)電器及其控制教授/博導(dǎo)，國(guó)家級(jí)人才計(jì)劃入選者（特聘教授），國(guó)家級(jí)青年人才計(jì)劃入選者（青年學(xué)者），教育部新世紀(jì)優(yōu)秀人才，陜西省青年科技標(biāo)兵。西安交通大學(xué)未來(lái)技術(shù)學(xué)院/現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)、實(shí)踐教學(xué)中心（工程坊）副主任、教務(wù)處副處長(zhǎng)、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院副院長(zhǎng)，CIGRE開(kāi)關(guān)設(shè)備狀態(tài)評(píng)估工作組成員，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電器智能化系統(tǒng)及應(yīng)用專(zhuān)委會(huì)委員開(kāi)關(guān)設(shè)備設(shè)計(jì)、狀態(tài)監(jiān)測(cè)與壽命評(píng)估田高良管理學(xué)院/會(huì)計(jì)與財(cái)務(wù) 教授、博士生導(dǎo)師財(cái)務(wù)預(yù)警；內(nèi)部控制與風(fēng)險(xiǎn)管理；資產(chǎn)評(píng)估；信用管理等五、項(xiàng)目簡(jiǎn)介蘇州博志金鉆科技有限責(zé)任公司是一家專(zhuān)門(mén)從事高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)的公司。以先進(jìn)的陶瓷表面金屬化技術(shù)為核心形成了包括（1）粉體表面改性；（2）熱壓燒結(jié)；（3）研磨、拋光；（4）陶瓷金屬化；（5）增厚、刻蝕；（6）預(yù)制金錫焊料；（7）激光切割等環(huán)節(jié)的完整高端熱沉材料生產(chǎn)體系。公司擁有完整的熱沉材料生產(chǎn)體系，致力于成為“國(guó)產(chǎn)化功率半導(dǎo)體器件熱沉材料領(lǐng)跑者”，為我國(guó)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展添磚加瓦。博志金鉆技術(shù)團(tuán)隊(duì)在磁控濺射領(lǐng)域深耕二十余年，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)氧化鋁、氮化鋁、氮化硅、單晶金剛石、單晶碳化硅覆銅板的量產(chǎn)，三英寸陶瓷覆銅板月產(chǎn)能10萬(wàn)片，包括各類(lèi)種子層方案，銅層厚度0.5-100um，表面無(wú)毛刺、劃痕、色差等異樣，350度加熱平臺(tái)烘烤5分鐘不起泡。博志金鉆目前蘇州主體工廠面積超過(guò)5000平米，含萬(wàn)級(jí)潔凈間。擁有20余臺(tái)研磨拋光設(shè)備、10余臺(tái)燒結(jié)爐、4條臥式連續(xù)鍍膜設(shè)備、5臺(tái)立式鍍膜設(shè)備，以及超聲清洗、噴淋甩干等完善的配套設(shè)備。博志金鉆的工藝流程包括粉體表面改性、熱壓燒結(jié)、研磨/拋光、陶瓷金屬化、增厚/刻蝕、預(yù)制金錫焊料、激光切割，博志金鉆已經(jīng)建立了完善的產(chǎn)品生產(chǎn)管理及質(zhì)量監(jiān)控體系來(lái)進(jìn)行管控，完成了包括ISO9001、14001等認(rèn)證，并不斷完善產(chǎn)品檢測(cè)設(shè)備及手段，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。公司積極進(jìn)行產(chǎn)品迭代和技術(shù)儲(chǔ)備，在高功率半導(dǎo)體封裝材料研發(fā)生產(chǎn)領(lǐng)域有著二十余年研發(fā)經(jīng)驗(yàn)。中國(guó)科學(xué)院院士孫軍教授和國(guó)家萬(wàn)人計(jì)劃領(lǐng)軍人才宋忠孝教授作為本公司首席科學(xué)家領(lǐng)銜公司技術(shù)研發(fā)，進(jìn)行陶瓷金屬化和半導(dǎo)體封裝基板領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)的探索。潘遠(yuǎn)志帶領(lǐng)公司與西安交通大學(xué)表面工程國(guó)際研發(fā)中心、金屬材料強(qiáng)度國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室合作進(jìn)行前沿技術(shù)開(kāi)發(fā)，團(tuán)隊(duì)與蘇州市產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院、高新區(qū)共同設(shè)立蘇州思萃材料表面應(yīng)用技術(shù)研究所，是公司的技術(shù)支持和組織依托。目前公司已完成天使輪、preA輪數(shù)千萬(wàn)融資交割，公司投后估值逾2億元。

西安交通大學(xué) 2022-08-10

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