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    1. 面向新型电力系统的异常数据检测方法
    王亮, 邓松
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 12-19.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.002
    摘要289)   HTML10)    PDF (1719KB)(923)   

    随着新型电力系统的快速发展,电力系统产生的数据数量不断增值、种类也愈发多样。复杂化的数据环境为电力系统异常数据诊断带来了新的挑战。对目前电力系统中常用的异常数据检测方法进行总结,介绍了基于传统技术、机器学习、深度学习的检测方法,并分析了3类算法的检测原理、特点以及不足。最后,对新型电力系统中异常数据检测会遇到的挑战以及发展趋势进行了展望。

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    2. 电力数据共享安全防护与隐私保护综述
    邢汇笛, 龚钢军, 翟明岳, 刘雪松, 王浩淼, 扬爽
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 30-40.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.004
    摘要346)   HTML10)    PDF (1839KB)(857)   

    电力数据能够反映社会的发展状况,具有巨大的开放及融合应用价值。为创造和释放电力数据的价值,需要构建一个面向全社会各行业的数据共享服务体系。然而在电力数据共享过程中存在隐私泄露、数据篡改、缺乏数据安全聚合方法等安全问题。目前,主要采用区块链、隐私计算、脱敏等技术来解决上述安全问题。通过梳理相关文献,构建出电力数据共享安全需求模型及隐私保护框架;介绍了3个电力数据共享安全防护技术,并详细分析对比了不同技术的融合和使用场景,描绘出电力数据共享安全防护与隐私保护的技术方法体系,为电力数据开放共享的安全保障提供参考。

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    3. 基于DDPG算法的离网型可再生能源大规模制氢系统优化调度
    郑庆明, 井延伟, 梁涛, 柴露露, 吕梁年
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 35-43.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.005
    摘要193)   HTML3)    PDF (3212KB)(750)   

    为提高可再生能源消纳能力,减少整流和并网等设备的投资成本,降低电解水制氢系统成本,实现可再生能源大规模制氢,构建了一个孤岛型可再生能源大规模制氢系统。该系统通过智慧能量管理,实现了提高系统经济性与安全性的目标。首先建立可再生能源大规模制氢系统的仿真模型,制定控制策略;其次,提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)的能量优化调度策略。通过大量长期的训练,使用DDPG算法得到的智能体能够实现智能化的动态能量优化调度。将该策略与深度Q网络、粒子群优化和传统控制方法在经济性和安全性方面进行比较,结果表明DDPG算法在能量优化管理中可实现更高的经济收益,更好地利用可再生资源,并确保系统的安全运行。

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    4. 弱电网条件下并网逆变器阻抗模型的建立方法综述
    卓超然, 辛杰, 洪涵卓, 安邦, 李宁
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 88-101.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.010
    摘要195)   HTML4)    PDF (1245KB)(476)   

    阻抗分析法已经成为研究并网逆变器与电网交互系统稳定性的重要手段,为深入研究该问题,回顾了并网逆变器的2种控制模式,其次分析了阻抗建模对于电力系统的稳定性及抑制宽频振荡的重要意义,为解决新型电力系统宽频稳定问题提供理论基础,并详细讨论了dq线性化、谐波线性化的阻抗建模的分析方法以及基于神经网络的并网逆变器阻抗模型辨识方法。通过对比以上方法的应用特点,为实际应用中建模方法提供了理论依据;总结了现有电力电子化系统并网逆变器阻抗建模的优势、挑战,并对其未来研究方向进行了展望,对提高交互系统的稳定性提供了参考指导。

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    5. 基于遗传算法的建筑用能多目标优化应用进展
    樊颜搏, 熊亚选, 李想, 田曦, 杨洋
    综合智慧能源    2024, 46 (9): 69-85.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.009
    摘要143)   HTML6)    PDF (1609KB)(430)   

    目前,中国建筑用能结构中的化石能源消费占比较高,不利于“双碳”目标的实现。论述了绿色建筑能源系统的现状,展示了可再生能源整合、余热回收利用以及储能等技术在提升建筑能效和减少碳排放方面的潜力。研究人员多以建筑能耗、室内舒适度及建筑成本为优化目标,通过建模软件搭建物理模型,选择适合多目标优化的算法对模型进行优化。探讨了现有技术以及算法在建筑用能多目标优化中的优缺点,指出遗传算法能够在建筑能耗、室内舒适度以及建筑成本等多方面取得良好的优化效果,为建筑设计和改造决策提供了强有力的支持。未来需要发展新的多目标优化算法,建立全面的智慧能源管理大数据平台,从而扩大全场景应用,实现建筑能源使用和智慧化管理的完美融合。

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    6. 联邦学习在新型电力系统中的应用与展望
    吕永升, 张啸宇, 王榕夕, 郭佩乾
    综合智慧能源    2024, 46 (11): 54-64.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.11.007
    摘要206)   HTML6)    PDF (1033KB)(360)   

    新型电力系统的核心目标是实现清洁、低碳、安全、灵活和高效的电力供应,同时是推动“双碳”目标的关键举措。然而,面对新能源的广泛接入、人工智能技术的深度融合以及智能电网和电动汽车等分布式能源的快速发展,传统的集中式数据处理模式在确保数据隐私和实现智能化管理方面显得力不从心。联邦学习(FL)作为一种创新的分布式机器学习技术,以其在数据隐私保护和智能化方面的潜力,为新型电力系统智能化管理、数据隐私保护和效率优化提供了新的解决方案。系统回顾了FL在新型电力系统中的应用,介绍了FL的基本原理和主要算法。重点探讨了FL在隐私保护下的负荷预测与异常数据检测、分布式电源控制与能源管理等方面的应用实例,分析了当前面临的技术挑战。最后,对FL在新型电力系统中的应用前景进行了展望。

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    7. 基于概率TCN-Transformer的短期光伏功率预测模型
    盛瑞祥, 张啸宇
    综合智慧能源    2024, 46 (11): 10-18.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.11.002
    摘要173)   HTML5)    PDF (1450KB)(339)   

    提出了一种基于时序卷积网络(TCN)和Transformer结合的短期光伏发电功率预测方法。分析了风速、雨量、太阳辐照度、云量等影响光伏发电功率的主要因素;利用TCN提取序列的全局空间特征并采用Transformer提取序列中的长期依赖关系的时序特征,提出TCN-Transformer复合模型以实现高精度的光伏功率预测,并将其应用于光伏发电的确定性预测与概率预测中;通过澳大利亚沙漠知识太阳能中心(DKASC)数据集进行仿真分析。结果表明,改进后的TCN-Transformer模型在不同天气条件下均表现出优异的预测性能,有效提高了光伏功率的短期预测精度。

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    8. 铁锰改性油茶壳基生物炭对污泥厌氧消化性能及微生物群落结构的影响
    罗坤, 朱艺, 黄兢, 李辉
    综合智慧能源    2024, 46 (8): 41-49.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.08.006
    摘要140)   HTML7)    PDF (3483KB)(308)   

    水解阶段是污泥厌氧消化的限速阶段,投加外源添加剂生物炭(BC)是打破水解限制与提高甲烷产量的有效手段。以木本油料加工剩余物油茶壳为原料,制备铁锰改性生物炭(Fe-Mn-BC),并通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线光电子能谱、X射线衍射仪等对材料进行表征测试,探讨其对污泥厌氧消化性能、甲烷产量以及微生物群落结构的影响。结果表明:Fe-Mn-BC具有多孔结构,铁锰颗粒以多种氧化物的形式负载在BC表面;添加Fe-Mn-BC能提高甲烷产量,当投加的Fe-Mn-BC总固体质量分数为80 mg/g时,累积产气量最高达301.59 mL/g,较未添加组提升了45.27%。微生物群落分析发现,添加Fe-Mn-BC的组别古菌群落优势菌泉古菌门(Crenarchaeota)、Candidatus_MethanomethylicusCandidatus_Methanofastidiosum丰度增加,这些菌群能有效促进有机物水解并提高甲烷产量,表明Fe-Mn-BC的加入不仅能富集产甲烷菌等具有功能性的微生物菌群,有效提高污泥厌氧消化效率,也为油茶壳的资源化利用提供了有效途径。

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    9. 基于改进TCN模型的变压器故障诊断方法研究
    徐波, 魏艺君, 邓芳明
    综合智慧能源    2024, 46 (11): 38-45.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.11.005
    摘要114)   HTML1)    PDF (1419KB)(288)   

    针对传统机器学习的变压器诊断方法受限于精度较低、信息数据来源单一和故障样本稀缺等问题,提出一种多源异构数据融合技术和泥环优化算法(MRA)优化时间卷积网络(TCN)的变压器故障诊断模型。通过选择油色谱分析数据、红外高压套管检测图谱、超声波放电检测图谱以及局部放电特高频检测图谱作为变压器故障诊断模型的输入信息,采用Informer网络和残差网络(ResNet)对不同类型的数据分别进行特征提取与学习,同时对多类型数据的特征进行融合,结合MRA算法对TCN网络参数进行优化,综合结果进行故障诊断分类。试验结果表明,本文方法纳什效率系数为0.82且准确率达到了94.83%,收敛速度更快,由此证明本文所提方法可以有效提高变压器故障诊断性能。

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    10. 考虑风险偏好的多主体虚拟电厂经济调度与收益分配策略
    郁海彬, 卢闻州, 唐亮, 张煜晨, 邹翔宇, 姜玉靓, 刘嘉宝
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 66-77.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.008
    摘要161)   HTML2)    PDF (1087KB)(271)   

    虚拟电厂(VPP)在新型电力系统中的地位日益凸显,而可聚合分布式能源(DER)的VPP内部风电机组、光伏发电机组的随机性和波动性负荷等不确定因素给VPP的运营决策和收益带来风险。如何建立公平、合理、透明的利益分配机制是成功维护 VPP 内DER合作关系的关键。为了激励VPP内部各主体参与市场的积极性,各主体可根据自身特点与贡献度协商分配收益,构建计及风险偏好的包含风电机组、光伏发电、可控分布式电源、储能及柔性负荷的多主体VPP内部优化调度决策模型,参与电力市场,并建立Nash-Harsanyi讨价还价解的VPP利益分配模型。算例分析以VPP最大化运行效益为目标,指导系统运营策略和降低VPP运行风险水平,验证了所提利益分配法能有效平衡各方利益,量化各DER对VPP利润的实际贡献度,提高各成员参与市场竞争的积极性。采用Nash-Harsanyi解的分配方案在VPP收益分配合理性和适用性方面优于Shapley值法方案。

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    11. 梯次利用动力电池储能系统综合效益分析
    黄晓凡, 李佳瑞, 刘晖, 汤效平, 王兹尧, 王彤
    综合智慧能源    2024, 46 (7): 63-73.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.07.008
    摘要185)   HTML3)    PDF (1113KB)(236)   

    随着清洁能源的发展,新能源汽车逐步进入市场。作为新能源汽车的能量储存设备和重要的组成部分,动力电池的性能会随着使用时间的延长和使用条件的变化逐渐下降直至退役。退役后的动力电池可以应用于其他领域,以提高其全生命周期价值。建立梯次利用动力电池储能系统的生命周期评价(LCA)模型和全生命周期成本(LCC)模型。采用LCA法对磷酸铁锂电池从生产到回收5个阶段的环境影响进行计算,分析了4个场景下的全球变暖潜值(GWP)、细颗粒物形成(FPMF)、酸化潜值(TA)、海洋富营养化潜值(MEP)和化石资源稀缺值(FRS),并对能耗、充放电效率等参数进行了敏感性分析。LCC法通过计算系统的净现值(NPV)和平准化度电成本(LCOE)进行分析,对影响LCOE的参数如储能效率、放电深度等进行了敏感性分析。结果表明:退役电池应用于风电储能、采用湿法回收具有最佳的社会效益,其GWP仅为194;系统的NPV为-4 206.6万元,当电站使用寿命为15年时,LCOE为2.44 元/(kW·h)。定量分析和优化梯次利用动力电池储能系统的社会效益和经济效益对我国资源综合利用、环境保护均具有重要意义。

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    12. 基于MPC的光电热联合系统建模与控制优化
    王哲, 程钢, 邢作霞, 付启桐, 付长涛
    综合智慧能源    2024, 46 (7): 21-28.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.07.003
    摘要135)   HTML3)    PDF (2268KB)(233)   

    为解决我国北方地区冬季采暖产生的能源消耗与环境污染问题,改善光资源丰富、较丰富地区光能利用率不足的现状,充分利用谷电和日照优势,针对太阳能利用与建筑采暖相结合的分布式能源系统性问题,提出一种基于TRNSYS动态建模与数值建模相结合的光电热联合供暖系统。综合考虑小范围内供暖温度的时滞性以及系统各设备的出力情况,联合Matlab搭建模型预测控制器(MPC),提出一种基于MPC的误差实时校正优化控制策略。分析表明:采用MPC的控制优化,在热负荷跟踪方面,最大误差降低4.16%,平均误差降低2.79%;在室内温度控制方面,最大偏差降低1.2 ℃,平均偏差降低0.2 ℃;在太阳能利用占比方面,太阳辐射强度趋近于800 W/m2时,太阳能利用占比差距达最大8.9%。分析结果说明该系统可以更快速、更准确地跟踪建筑热负荷波动,并且有效抑制室内温度波动,提高清洁能源的利用率。

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    13. 基于强化学习的含电动汽车虚拟电厂优化调度
    李明扬, 窦梦园
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 27-34.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.004
    摘要171)   HTML6)    PDF (1102KB)(207)   

    大量电动汽车(EV)用户的无序充电可能造成电网负荷剧烈波动,危及电网的安全稳定。随着EV入网(V2G)技术的应用,将EV充电站及其周边的分布式新能源发电聚合为虚拟电厂(VPP)后进行优化调度,有助于改善EV用户充放电的经济性及满意度,同时提高分布式新能源的利用率,平抑电网负荷波动,但EV充电站的整体充放电负荷是大量个体EV用户随机行为的聚合,难以用数学模型精确描述。针对包含EV的VPP,提出一种基于深度强化学习的交互式调度框架,以最大化VPP内EV用户的总效益。VPP控制中心作为智能体决策EV个体的充放电动作,无需掌握个体详细模型,而是通过与区域电网环境的交互,不断学习和更新动作策略,从而克服集中式优化方法的局限性。该优化调度框架采用深度确定性策略梯度(DDPG)算法进行求解。仿真结果表明,与集中式优化方法相比,该优化算法提高了各EV用户的效益,并使EV充放电负荷与分布式新能源发电协调配合实现削峰填谷,改善了VPP的整体运行性能。

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    14. 考虑风光消纳的风光核储混合系统容量优化
    聂雪颖, 程懋松, 左献迪, 戴志敏
    综合智慧能源    2025, 47 (1): 51-61.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2025.01.007
    摘要339)   HTML47)    PDF (4751KB)(206)   

    本研究主要通过多目标进化算法对风光核储混合能源系统进行容量优化配置。混合能源系统包括光伏电池、风机、小型模块化钍基熔盐堆(smTMSR),以及蓄热系统等。以提高供电稳定性、减小发电成本、降低弃电率(ECP)和提高可再生能源在整个供电系统的出力占比(可再生能源占比(REF))为目标,选择光伏容量、风机容量,以及蓄热系统容量作为优化参数,并选取武威市当地的气象数据作为输入参数,通过对非支配排序遗传算法Ⅱ,Ⅲ(NSGA-Ⅱ,NSGA-Ⅲ),以及强度帕累托进化算法(SPEA-SDE)性能的比较,选择较优的算法对多目标优化问题进行求解得到帕累托解集。通过基于指标相关性的指标权重确定(CRITIC)方法确定目标权重,采用理想解排序法(TOPSIS)对得到的帕累托解进行排序,从而选择最佳折中解。结果表明NSGA-Ⅱ相较于其他算法收敛速度最快,但解集均匀性较差。NSGA-Ⅲ尽管收敛速度较慢,但相较于其他算法其解集均匀性最好。优化结果显示最优容量配置功率供应缺失率(DPSP)为0.968 6%,平准化电力成本(LCOE)为0.085 7美元/(kW·h),ECP为4.898 6%,REF为21.258 9%。其中弃电量主要来自核电弃电,可再生能源弃电量较少。敏感性分析结果表明:光伏容量对DPSP,ECP及REF的影响最为显著,风机容量对LCOE的影响最为显著。风光核储混合能源系统可有效促进可再生能源消纳,保证了系统供电的稳定性。

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    15. 分散式风储系统频率和电压调节能力评估关键技术
    赵长伟, 王慧, 顾志成, 刘绪斌, 朱光明, 葛磊蛟
    综合智慧能源    2024, 46 (6): 78-87.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.06.009
    摘要152)   HTML1)    PDF (992KB)(203)   

    分散式风电点多面广接入中高压配电网成为趋势,导致弱端电网的频率和电压支撑能力不足,分散式风储系统频率和电压调节能力评估有助于调度管理和及时发现避免潜在的稳定性问题,但复杂性和多变性使评估体系构建变得相当复杂。为此,从分散式风储系统频率和电压调节能力的影响因素分析、综合评估指标、综合评估方法三方面入手,分析现有技术方法,点明关键技术挑战。重点阐述包括:多时间尺度的高精度风电出力预测技术,不同条件下风储系统配置方案的调节能力差异等影响因素;在多模态因素耦合下分散式风储系统调频-调压容量裕度和贡献度指标计算方法提升;不确定性条件下评估方法的鲁棒性提升。最后针对技术难题,给出了分散式风储系统频率和电压调节能力评估新思路,以期为我国风电发展提供一些借鉴。

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    16. 固体氧化物电解池时空分布式参数建模
    窦真兰, 李佳文, 张春雁, 蔡祯祺, 袁本峰, 郏琨琪, 肖国萍, 王建强
    综合智慧能源    2024, 46 (7): 53-62.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.07.007
    摘要134)   HTML1)    PDF (4047KB)(197)   

    固体氧化物电解池(SOEC)在高温环境下运行,内部存在复杂的热电相互耦合,温度、电压的控制对电堆平稳、安全运行至关重要。针对电堆复杂非线性、时空分布的特点,基于时空最小二乘支持向量机( LS-SVM)构建了SOEC温度、电压时空分布模型,采用一个核函数来描述电堆流道方向不同位置的空间相关性,采用动态回归方程描述电堆温度、电压分布的时间特性。通过Simulink构建SOEC机理仿真模型,生成样本数据来对时空分布模型进行训练并测试。仿真结果表明该模型能够准确预测SOEC温度、压力在时间及空间维度的分布,具有较优的泛化能力,可为电解系统优化与控制提供参考。

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    17. 大语言模型融合知识图谱的风电运维问答系统研究
    陈庆, 柳雨生, 段练达, 梁好, 孙启涛, 鲁纳纳
    综合智慧能源    2024, 46 (9): 61-68.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.09.008
    摘要163)   HTML9)    PDF (2216KB)(186)   

    风电场运维工作高度依赖现场实践经验,而行业内人员高流动性带来经验传递难题,传统知识库和问答系统日益暴露出其局限性。为提高问答系统在专业领域的适用性和可靠性,设计了一种融合大型语言模型和知识图谱的风电运维问答系统,通过语义理解和关联性分析,整合结构化与非结构化数据,提供全面、准确的专业回答。主、客观评价表明,该专业问答模型的准确性、连贯性及信息量均优于某中文大语言模型及ChatGLM模型,不仅提升了风电运维的效率,也为行业知识传承和更新提供了解决方案。

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    18. 网络攻击场景下含分布式光伏配电网的脆弱性研究
    李一诺, 刘玮, 魏兴慎, 王琦
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 50-57.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.006
    摘要171)   HTML3)    PDF (4634KB)(182)   

    随着网络技术的高速发展,大量智能量测终端和通信设备广泛接入电力系统,为网络攻击引入了新的入侵途径,加剧了电力系统对网络攻击的暴露风险。为保障电力系统的安全运行,评估网络攻击下含分布式光伏的配电系统的脆弱性,首先从攻击者的视角构建了针对分布式光伏的数据篡改攻击模型描述网络攻击具体形态;其次,在攻击场景下,求解配电系统光伏出力缺失状态下的电力潮流修正方程,基于潮流灵敏度提出节点脆弱度表征配电系统的脆弱性;最后,通过仿真验证了含分布式光伏配电网脆弱性与攻击影响程度的相关性以及与拓扑和时序的相关性。研究结果可为电力系统网络安全防御者在网络攻击威胁下精准制定防御方案,合理分配防御资源提供参考。

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    19. 基于5G通信时延的配电网馈线自动化切换方法
    朱卫卫, 朱清, 高文森, 刘财华, 王录泽, 刘增稷
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 1-11.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.001
    摘要215)   HTML6)    PDF (2545KB)(171)   

    针对5G通信不确定时延导致数据传输时间难以预测,从而影响馈线自动化(FA)系统故障响应及时性和决策准确性的问题,提出一种基于5G通信时延的配电网FA切换方法。首先,建立馈线终端之间的拓扑关系,根据FA系统中每一分支的最大通信时延计算得到FA系统的实时通信时延;其次,针对不同时延下不同FA策略故障处理速度的历史数据,通过层堆叠长短时记忆神经网络(LSTM)模型进行训练,学习出不同通信时延下故障处理速度最快的FA策略;最后,根据层堆叠LSTM模型的学习结果,选择切换到当前通信时延下故障处理速度最快的FA策略。试验结果表明:该方法能有效应对5G通信的不确定性时延对FA系统的影响,保障FA系统可靠运行;此外,与其他机器学习方法相比,层堆叠LSTM模型在预测准确性和预测时延方面具有优势,能够有效提高馈线终端系统的自适应能力和故障响应速度。

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    20. 面向光伏数据采集与存储的安全防护方法
    柳旭, 陆俊, 龚钢军, 侯昝宇, 张春萌, 刘博
    综合智慧能源    2024, 46 (5): 73-80.   DOI: 10.3969/j.issn.2097-0706.2024.05.009
    摘要147)   HTML2)    PDF (2284KB)(171)   

    随着能源结构的转型升级,光伏作为新兴能源受到更多的重视,然而随着光伏系统的不断增加,光伏数据的安全防护面临极大挑战。基于此,提出一种面向光伏数据采集与存储的安全防护方法。首先,在光伏采集端实行可信双向认证技术,保证采集到的光伏数据完整、可靠;其次,在光伏数据存储方面,采用分布式传输协议和哈希一致性检测方法完成光伏数据的分组存储;然后,为防止光伏数据泄露、非法窃取,采用可信安全架构和隐私保护方法对已存储光伏数据进行安全防护;最后,通过仿真算例验证方法的可行性。

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