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東莞紫外光耐氣候試驗箱-紫外線加速老化試驗箱
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控制系統(tǒng)
規(guī)范條件
溫濕度控制能力范圍表
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產品用途
Q8/UV紫外光加速老化試驗機主要用于模擬對陽光、潮濕和溫度對材料的破壞作用；材料老化包括褪色、失光、強度降低、開裂、剝落、粉化和氧化等。紫外光老化試驗箱通過模擬陽光、冷凝、模仿自然潮濕，試樣在模擬的環(huán)境中試驗幾天或幾周的時間，可再現戶外可能幾個月或幾年發(fā)生的損壞。
Q8/UV紫外光加速老化試驗機中，紫外燈的熒光紫外等可以再現陽光的影響，冷凝和水噴淋系統(tǒng)可以再現雨水和露水的影響。整個的測試循環(huán)中，溫度都是可控的。典型的測試循環(huán)通常是高溫下的紫外光照射和相對濕度在100％的黑暗潮濕冷凝周期；典型應用在油漆涂料、汽車工業(yè)、塑膠制品、木制品、膠水等。
產品特點
模擬陽光
陽光中的紫外線是造成大多數材料耐久性能破壞的主要因素。我們使用紫外燈來模擬陽光中的短波紫外部分，它產生很少的可見光或紅外光譜能量。我們可以根據不同的測試要求選擇不同波長的UV紫外燈，因為每種燈在總的紫外線輻照能量和波長都不一樣。通常，UV燈管可分為UVA和UVB兩種。
Q8/UV燈管
UVA-340燈管：UVA-340 燈管可極好地模擬太陽光中的短波紫外光，即從365 納米到太陽光截止點 295 納米的波長范圍。
UVB-313燈管：UVB-313 燈管發(fā)出的短波紫外光比通常照射在地球表面的太陽紫外線強烈，從而可以最大程度的加速材料老化。然而，該燈管可能會對某些材料造成不符合實際的破壞。UVB-313 燈管主要用于質量控制和研究開發(fā)，或對耐候性極強的材料運行測試。www.hongzhangroup.com
UVA-351燈管：模擬透過窗玻璃的陽光紫外光，它對于測試室內材料的老化最為有效。
潮濕冷凝環(huán)境
在很多戶外環(huán)境中，材料每天的潮濕時間可長達12小時。研究表明造成這種戶外潮濕的主要因素是露水，而不是雨水。Q8/UV通過獨特的冷凝功能來模擬戶外的潮濕侵蝕。在試驗過程中的冷凝循環(huán)中，測試室底部蓄水池中的水被加熱以產生熱蒸氣，并充滿整個測試室，熱蒸汽使測試室內的相對濕度維持在100％，并保持一個相對高溫。試樣被固定在測試室的側壁，從而試樣的測試面曝露在測試室內的環(huán)境空氣中。試樣向外的一面暴露在自然環(huán)境中具有冷卻效果，導致試樣內外表面具備溫差，這一溫差的出現導致試樣在整個冷凝循環(huán)過程中，其測試面始終有冷凝生成的液態(tài)水。
由于戶外曝曬接觸潮濕的時間每天可以長達十幾小時，因此典型的冷凝循環(huán)一般持續(xù)幾個小時。Q8/UV提供兩種潮濕模擬方法。應用最多的是冷凝方法，它是模擬戶外潮濕侵蝕的最好方法。所有的Q8/UV型號都可運行冷凝循環(huán)。因為有些應用條件也要求使用水噴淋以達到實際的效果，所以有些Q8/UV型號既可運行冷凝循環(huán)又可運行水噴淋循環(huán)。
溫度控制
在每個循環(huán)中，溫度都可控制在一個設定值。同時黑板溫度計可以監(jiān)控溫度。溫度的提高可以加速老化的進程，同時，溫度的控制對于測試的可再現性也是很重要的。
水噴淋系統(tǒng)
對于某些應用而言，水噴淋能更好地模擬最終使用的環(huán)境條件。水噴淋在模擬由于溫度劇變和由于雨水沖刷所造成的熱沖擊或機械侵蝕是非常有效的。在某些實際應用條件下，例如陽光下，聚集的熱量由于突降的陣雨而迅速消散時，材料的溫度就會發(fā)生急劇變化，產生熱沖擊，這種熱沖擊對于許多材料而言是一種考驗。Q8/UV的水噴淋可以模擬熱沖擊和/或應力腐蝕。
噴淋系統(tǒng)有12個噴嘴，在測試室的每一邊各有6個；噴淋系統(tǒng)可運行幾分鐘然后關閉。這短時間的噴水可快速冷卻樣品，營造熱沖擊的條件。
照射強度控制：可選
選配照射強度控制選件可得到精確型和重復性好的測試結果；光強控制系統(tǒng)允許用戶根據不同的測試要求設置不同的光照強度。通過其反饋回路裝置精確控制照射強度；同時也可以延長熒光燈的使用壽命
控制系統(tǒng)
* Q8-901 溫濕度控制器（韓國原裝進口）
高分辨率彩色觸摸屏接口
交互式參數輸入方式
支持韓文，英文，中文
提供內置SMPS的I/O RELAY BOARD-接線簡化和節(jié)省成本
同時支持干濕球方式及電子濕度傳感器
基于PC的方便監(jiān)控
方便設定多達33種的輸出（內置計時器）方式
支持利用UDC300(選項)的USB存儲器-可代替記錄器
內置基于先進的PID算法的自動調諧功能
提供強有力的通訊環(huán)境和支持99臺多分支結構
卓越的Fuzzy功能和ARW啟動-抑制超程
顯示PV曲線(0~8天)
規(guī)范條件
Q8/UV測試方法
通用
ISO 4892-1 Plastics- Methods of exposure to laboratory light sources-Part 1: General Guidance
ASTM G-151, Standard Practice for Exposing Nonmetallic Materials in Accelerated Test Devices that Use Laboratory Light Sources
ASTM G-154, Standard Practice for Operating Fluorescent Light Apparatus for UV Exposure of Non-Metallic Materials
British Standard BS 2782: Part 5, Method 540B (Methods of Exposure to Lab Light Sources)
SAE J2020, Accelerated Exp. of Automotive Exterior Materials Using a Fluorescent UV/Condensation Apparatus
JIS D 0205, Test Method of Weatherability for Automotive Parts (Japan)
GB/T 16422.1，塑料實驗室光源暴露試驗方法 第1部分：總則
涂料
ISO 11507, Paints & varnishes-Exposure of coatings to artificial weathering-Exposure to fluorescent UV and water
ISO 20340, Paints & varnishes –Performance requirements for protective paint systems for offshore and
related structures
ASTM D-3794, Standard Guide for Testing Coil Coatings
ASTM D-4587, Standard Practice for Light/Water Exposure of Paint
US Government, FED-STD-141B
US Govt., Federal Specification TT-E-489H, Enamel, Alkyd, Gloss, Low VOC Content
US Govt., Federal Specification TT-E-527D, Enamel, Alkyd, Lusterless, Low VOC Content
US Govt., Federal Specification TT-E-529G, Enamel, Alkyd, Semigloss, Low VOC Content
US Govt., Federal Specification TT-P-19D Paint, Latex, Acrylic Emulsion, Ext. Wood & Masonry
NACE Standard TM-01-84 Procedures for Screening Atmospheric Surfaced coatings www.hongzhangroup.com
GM4367M Topcoat Materials - Exterior
GM 9125P Laboratory Accelerated Exposure of Automotive Material
Korean Standard M5982-1990, Test Method for Accelerated Weathering
Spanish Std, UNE 104-281-88 Accelerated Testing of Paints and Adhesives with Fluorescent UV Lamps
Israeli Standard No. 330, Steel Windows
Israeli Standard No. 385, Plastic Windows
Israeli Standard No. 935, Road Marking Paint
Israeli Standard No. 1086, Aluminum Windows
NISSAN M0007, Fluorescent UV/Condensation Test
JIS K 5600-7-8, Testing Methods for Paints
MS 133: Part F16, Methods of Test for Paints and Varnishes: Part F16: Exposure of Coatings to Artificial Weathering- Exposure to Fluorescent UV and Water (ISO 11507)
NBR-15.380 Paints for buildings–Methods for performance evaluation of paints for non-industrial buildings – Resistance to UV irradiation/water vapor condensation, by accelerated test
prEN 927-6 Paints & varnishes–Coating materials and coating systems for exterior wood – Pt. 6: Exposure of wood coatings to artificial weathering using fluorescent UV and water
GB/T 12967.4，鋁及鋁合金陽極氧化 著色陽極 氧化膜耐紫外光性能的測定
紡織品
AATCC Test Method 186, Weather Resistance: UV Light and Moisture Exposure
ACFFA Test Method for Colorfastness of Vinyl Coated Polyester Fabrics
印刷油墨
ASTM F1945, Lightfastness of Ink Jet Prints Exposed to Indoor Fluorescent Lighting www.hongzhangroup.com
橡膠
? GB/T 16585，硫化橡膠人工氣候老化（熒光紫外燈）試驗方法
電工電子產品
? GB/T 19394，光伏（PV）組件紫外試驗
type the link here
粘合劑和密封劑
ASTM C 1501, Standard Test Method For Color Stability of Building Construction Sealants as Determined byLaboratory Accelerated Weathering Procedures
ASTM C-1184, Specification for Structural Silicone Sealants
ASTM C-1442, Standard Practice for Conducting Tests on Sealants Using Artificial Weathering Apparatus
ASTM D-904, Standard Practice for Exposure of Adhesive Specimens to Artificial Light
ASTM D-5215, Standard Test Method for Instrumental Evaluation of Staining of Vinyl Flooring by Adhesives
American Plywood Assn., Approval Procedures for Synthetic Patching Materials, Section 6
Spanish Std, UNE 104-281-88 Accelerated Testing of Paints and Adhesives with Fluorescent UV Lamps
塑料
ISO 4892 Plastics - Methods of Exposure to Laboratory Light Sources-Part 3: Fluorescent UV Lamps
DIN 53 384, Testing of plastics, Artificial Weathering and Exposure to Artificial Light
Spanish Standard UNE 53.104 (Stability of Plastics Materials Exposed to Simulated Sunlight)
Israeli Standard No. 385, Plastic Windows www.hongzhangroup.com
JIS K 7350, Plastics - Methods of Exposure to Laboratory Light Sources-Part 3: Fluorescent UV Lamps
ASTM D-1248, Standard Specification for Polyethylene Plastics Extrusion Materials for Wire and Cable
ASTM D-4329, Standard Practice for Light/Water Exposure of Plastics
ASTM D-4674, Test Method for Accelerated Testing for Color Stability of Plastics Exposed to Indoor
Fluorescent Lighting and Window-Filtered Daylight
ASTM D-5208, Standard Practice for Exposure of Photodegradable Plastics
ASTM D-6662, Standard Specification for Plastic Lumber Decking Boards
ANSI C57.12.28 Specification for Accelerated Weathering of Padmounted Equipment Enclosure Integrity
ANSI, A14.5 Specification for Accelerated Weathering of Portable Reinforced Plastic Ladders
Edison Electrical Inst. Specification for Accelerated Weathering of Padmounted Equip. Enclosure Integrity
Wisconsin Electric Power Specification for Polyethylene Signs
GB/T 18950，橡膠和塑料軟管 靜態(tài)下耐紫外線性能測定
GB/T 16422.3，塑料實驗室光源暴露試驗方法 第3部分：熒光紫外燈
屋頂材料
ASTM D-4799, Test Method for Accelerated Weathering of Bituminous Roofing Materials
ASTM D-4811, Standard Specification for Nonvulcanized Rubber Sheet Used as Roof Flashing
ASTM D-3105, List of Test Methods for Elastomeric and Plastomeric Roofing & Waterproofing
ASTM D-4434, Standard Specification for PVC Sheet Roofing
ASTM D-5019, Standard Specification for Reinforced Non-Vulcanized Polymeric Sheet Used in Roofing Membrane
ANSI/RMA IPR-1-1990 Req. for Non-Reinforced Black EPDM Sheet for Roofing Membrane
ANSI/RMA IPR-2-1990 Req. for Fabric-Reinforced Black EPDM Sheet for Roofing Membrane
ANSI/RMA IPR-5-1990 Req. for Non-Reinforced Non-Black EPDM Sheet for Roofing Membrane
ANSI/RMA IPR-6-1990 Req. for Fabric-Reinforced Non-Black EPDM Sheet for Roofing Membrane
British Standard BS 903: Part A54 Annex A & D, Methods of Testing Vulcanized Rubber
CGSB-37.54-M, Canadian General Standards Board Spec. for PVC Roofing & Waterproofing Membrane
DIN EN 534, Corrugated bitumen sheets
EOTA TR 010, Exposure procedure for artificial weathering
RMA Specification for Reinforced Non-Vulcanized Chlorosulfonated Polyethylene Sheet for Roofing Membrane
復合材料
Israeli Standard No. 385, Anodic Coatings on Aluminum
溫濕度控制能力范圍表
技術規(guī)格
型號 Model
Q8/UV3
Q8/UV2
Q8/UV1
UV 照射 Exposure
●
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●
冷凝 Condensation
●
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●
光照控制 Irradiancs Control
●
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可調光線 Adjustable irradiance
●
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噴水 Water Spray
●
熱沖擊 Thermal Shock
●
自動偵路 Self-diagnostics
●
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●
燈泡數量 Lamp Q'ty
紫外線燈管 8 支，備品 4 支 Ultravloiet lamp 6pcs, spares 4 pcs (美國Q-LAB,Q-Panel,美國ATLAS,UVA340,UVB313,UVC351)
記錄器 Recorder
選配 (Optional)
輻射計 Q8-CR Calibration Radiometer
選配 (Optional)
機器輻射強度：
1.0W／m2／340nm以內可調
1.1W／m2／313nm以內可調
UV 溫度 Temp
50 ℃ -75 ℃
冷凝溫度 Condensation Temp
40 ℃ -60 ℃
測試容量 Test Capacity
48pcs 片/se spray（ 75 x 150m m ）
50pcs片/basic （ 75 x 150m m ）
水涼及耗量 Water
蒸餾水每分鐘 蒸餾水每日 8 公升
體積 Dimension(W x D x H)
137 x 53 x 136cm
重量 Weight
136kg
電源 Power
1 ψ ， 120V/60Hz,16A or 230V/50Hz, 9A,1800W(max)
宏展儀器主營: 紫外光耐氣候試驗箱；紫外線加速耐候試驗機；高低溫交變濕熱試驗箱；可程式恒溫恒濕試驗機；溫濕度檢定箱；高低溫恒溫試驗箱；高低溫沖擊試驗箱；蓄溫式冷熱沖擊試驗機；步入式環(huán)境實驗室/試驗艙；步入式恒溫恒濕試驗室；精密烘箱；鹽水噴霧試驗機；模擬運輸試驗機；蒸汽老化試驗機；跌落試驗機；快速溫變|應力篩選試驗機[ESS]；其他環(huán)境試驗設備
鑒于產品不斷更新?lián)Q代和市場的變化，網頁所涉及的產品信息和圖片僅供參考，如有變更，恕無法另行通知。需了解目前準確的產品情況，歡迎來電咨詢索取詳細書面資料！
服務熱線；0769-82204676
移動服務熱線；15876425571曾先生
郵 箱：zhd@hongzhangroup.com
公司網址：www.hongzhangroup.com
東莞市宏展儀器有限公司
2021-08-23
一種帶有多孔泡沫金屬換熱結構的太陽能光伏光熱集熱器
本發(fā)明公開了一種帶有多孔泡沫金屬換熱結構的太陽能光伏光熱集熱器，該集熱器采用上下雙冷卻通道結構，并結合多孔泡沫金屬層(6)進行換熱強化，降低了太陽能光伏元件的溫度，提高光伏元件發(fā)電效率，同時將太陽能光伏元件所產生的大量熱量及時傳遞給冷卻氣體，冷卻氣體從集熱器出氣口(11)排出后可以用于預熱、干燥或者室內供暖等用途。本發(fā)明所使用的泡沫金屬具有高熱導率及高比表面積，可以有效地改善傳統(tǒng)太陽能光伏光熱集熱器的冷卻效率，并且采用下進上出的流式，使得換熱過程接近逆流換熱，換熱效率達到最高。
東南大學
2021-04-11
基于II-VI族半導體納米異質結光探測器內在物理機制和性能研究
主要作了以下幾方面探索：
在低維納米結構的合成、納米光電器件制造與性能分析方面有良好的研究基礎。在納米光電器件方面，長期從事納米光電器件的研究與開發(fā)，已經成功地合成了一系列納米結構以及它們異質和復合納米結構，如TiO2、ZnO、ZnS、ZnS/ZnO 等，并在此基礎上制造了基于單個納米結構的光電器件，測試了其性能。其中發(fā)表在國際頂尖一區(qū)期刊《Advanced Materials》上的論文被美國加州大學、中科院重點實驗室、澳大利亞昆士蘭大學等相關課題組報道，被《Nature Communications》、 《Advanced Materials》、《Advanced Function Materials》、《Scientific Reports》等國際著名刊物引用達 123 次；發(fā)表在國際頂尖一區(qū)期刊《Advanced FunctionMaterials》上的論文被北京大學、清華大學、香港理工大學、臺灣國立大學、新加坡南洋理工大學、日本東北大學、美國華盛頓大學等國際名校相關課題組報道，被《Advanced Materials》、《Advanced FunctionMaterials》、《Scientific Reports》、《Energy & Environmental Science》等國際著名刊物引用達 62 次。
在YBa2Cu3O7-δ/ La1-xCaxMnO3氧化物超導與鐵磁雙層結構中，觀察到磁相關的近鄰和耦合效應。證明了超導層中的邁斯納電流與磁層耦合提供的磁場之間存在的相互作用，并明確了來自于超導層的空穴電荷傳輸到反鐵磁層內，使得在靠近超導層的反鐵磁薄層內電荷的重新分布，進而發(fā)生了鐵磁性轉變的物理機制。在錳氧化物和銅氧化物組成的鐵磁/超導/鐵磁/反鐵磁異質結中觀察到大的負磁阻峰，這是在接近超導轉變溫度附近的混合態(tài)所具有的獨特現象，是自旋相關的界面散射的實驗證據；另外，我們還發(fā)現該類氧化物鐵磁/超導異質結中系統(tǒng)發(fā)現磁阻峰即隨溫度變化，其磁阻峰發(fā)生正、負性逆轉的奇特效應，這是YBa2Cu3O7-δ正磁阻和La0.7Sr0.3MnO3負磁阻相互競爭的結果。其次，利用飛秒激光泵浦探測技術對YBCO/LCMO 異質結進行了泵浦探測，觀測了低溫下鐵磁序和超導序的競爭情況，為進一步研究 YBCO/LCMO 的近鄰效應打下了基礎。
在 具 有 不 同YSZ(yttria-stabilized zirconia) 摻 雜 量 的YBCO/YSZ 準多層膜中觀察到 YSZ 摻雜薄膜發(fā)生了化學反應，導致了具有納米數量級鈣鈦礦異質相BaZrO3粒子的形成。BaZrO3粒子的形成促使了晶格的不匹配以致沉積中形成了c-軸關聯(lián)的缺陷。角度相關的J c (H,T)在 H//c區(qū)域附近出現的二次峰揭示了c-軸關聯(lián)缺陷的存在。基于各向異性磁通釘扎理論，我們分離了各向同性釘扎和各向異性釘扎對臨界電流密度的貢獻。分析表明所研究的準多層膜中產生了各向異性的缺陷，由此形成強釘扎中心，使得準多層膜在高場下仍具有較高的臨界電流密度。
應用唯象含時Ginzburg-Landau 理論并使用有限元方法研究了二維、三維介觀超導體的渦旋態(tài)性質。對于具有不同形狀和不同方向外場作用下的介觀超導體中觀察到了渦旋管交叉纏繞現象。其次，通過對電流驅使下的含弱連接的介觀超導帶的分析，觀察到了介觀超導帶磁化強度隨時間的周期性變化。另外,在我們所研究的小超導環(huán)中出現了穩(wěn)定多渦旋態(tài)。隨著內半徑的增長,我們發(fā)現了穩(wěn)定基態(tài)的(l:L)和(2:L)多渦旋態(tài)現象。
該項目已獲上海市自然基金項目立項支持。
上海電力大學
2021-04-29
一種二維層狀二硫化鉬薄膜的光探測器及制備方法
本發(fā)明公開了一種二維層狀二硫化鉬薄膜的光探測器及制備工 藝，光探測器包括從上之下依次排列的電極結構、多個層狀二硫化鉬 薄膜以及襯底；電極結構為電極、主支、分支三部分，相鄰主支之間 和相鄰分支之間的間距為二硫化鉬薄膜的平均大小，起到并聯(lián)二硫化 鉬薄膜、增大光敏面積的作用。二硫化鉬薄膜的生長采用化學氣相沉 積(CVD)的方法，硅片作為襯底，MoO3 粉末作為鉬源，硫粉作為硫源， 通過控制鉬源與襯底之間的間距、硫蒸氣進入反應的時間和反應溫度， 制備得到大面積的層狀二硫化鉬薄膜。使用該方法制備層狀二硫化鉬
華中科技大學
2021-04-14
一種二維層狀二硫化鉬薄膜的光探測器及制備方法
本發(fā)明公開了一種二維層狀二硫化鉬薄膜的光探測器及制備工 藝，光探測器包括從上之下依次排列的電極結構、多個層狀二硫化鉬 薄膜以及襯底；電極結構為電極、主支、分支三部分，相鄰主支之間 和相鄰分支之間的間距為二硫化鉬薄膜的平均大小，起到并聯(lián)二硫化 鉬薄膜、增大光敏面積的作用。二硫化鉬薄膜的生長采用化學氣相沉 積(CVD)的方法，硅片作為襯底，MoO3 粉末作為鉬源，硫粉作為硫源， 通過控制鉬源與襯底之間的間距、硫蒸氣進入反應的時間和反應溫度， 制備得到大面積的層狀二硫化鉬薄膜。使用該方法制備層狀二硫化鉬
華中科技大學
2021-04-14
中國科大在受熱考古材料釋光測年技術研究中取得最新進展
在規(guī)范采樣及針對性測試條件下，釋光測年技術應用在埋藏陶器、燒土類考古受熱材料的年代學研究中具有高準確度的優(yōu)勢，并有望確定最后一次考古受熱事件（如祭祀、焚燒、烹煮等）的高精度年代。
中國科學技術大學
2022-06-02
一種寬光譜、強吸收的表面光伏型光探測器的制備方法
一種寬光譜、強吸收的表面光伏型光探測器的制備方法，其作法是：以鈦箔為陽極，鉑為陰極，對鈦箔進行氧化，得非晶態(tài)TiO2納米管陣列；經處理后，得TiO2納米管陣列；將鈦箔置于高溫反應釜內，再將Na2S2O3、Bi(NO3)3水溶液注入密封反應釜，熱處理得Bi2S3-TiO2納米管陣列；在Bi2S3-TiO2納米管陣列表面覆蓋FTO，引出電極，在未生成Bi2S3-TiO2納米管陣列的鈦箔上引出電極，將FTO與鈦箔及其Bi2S3-TiO2納米管陣列的接觸邊緣封裝即得本發(fā)明的光探測器。該方法能耗低，工藝、設備簡單；制得物適用光譜范圍大，適合做光譜分析；還可以做光敏開關等光電器件，具有廣闊的應用前景。
西南交通大學
2016-10-20
一種基于模糊概率的光伏電池的最大功率點的跟蹤方法
本發(fā)明公開了一種基于模糊概率的光伏電池的最大功率點的跟 蹤方法。所述跟蹤方法包括：以ε為采樣間隔，獲得 N 個采樣點 [ui,P(ui)]，i 為小于等于 N 的正整數；其中，ε為 0.05UOC/Ns～ 0.5UOC/Ns，UOC 為光伏電池的開路電壓，Ns 為光伏電池的串聯(lián)數； 通過構造擴散函數 fD 和隸屬度函數 fM，求取概率函數 Pro(i)，對概率 函數 Pro(i)的結果從大到小排序，并依次選取排序靠前的概率對應的 Xi 的并集作為最大功率點的搜索范圍，使得所述排序靠前的概率函數 Pr
華中科技大學
2021-04-14
一種提高二氧化鈦光激發(fā)氣敏性能的方法及裝置
本發(fā)明公開了一種提高二氧化鈦光激發(fā)氣敏性能的方法及裝置， 該方法是在光氣敏傳感器工作過程中，通過對材料薄膜進行加熱調控 （50℃-70℃），使氣敏材料表面物理吸附水減少，從而對環(huán)境濕度不 敏感；其次，表面保留的化學吸附水在紫外光照下產生的自由羥基， 以及由低溫加熱下產生少量熱激發(fā)誘導的光、熱聯(lián)合激發(fā)的協(xié)同效應， 可大幅度提高其響應恢復速度。裝置包括材料基片、光激發(fā)源、光激 發(fā)控制模塊、溫度控制模塊、信號調理模塊、計算
華中科技大學
2021-04-14
考慮時空關聯(lián)與數據隱私性的有源配電網分布式光伏功率預測技術
（一）成果背景
分布式光伏可在用戶側就近安裝與消納，減少因長距離輸送帶來的線路損耗問題，在新型電力系統(tǒng)建設中發(fā)揮著重要作用。2021年6月，國家能源局綜合司發(fā)布了《關于報送整縣（市、區(qū)）屋頂分布式光伏開發(fā)試點方案的通知》，用以推動分布式光伏高質量發(fā)展、支撐新型電力系統(tǒng)建設。在該政策的推進下，分布式光伏容量迅猛增長。截至2021年底，國內分布式光伏裝機容量已達到107.5GW，約占光伏總裝機容量的三分之一，且其增長速度已經超過了集中式光伏。
（二）痛點問題
對于配電網來說，光伏出力易受天氣因素影響，具有極強的隨機波動特性，大規(guī)模分布式光伏接入，一方面加劇了配電網負荷短時波動，影響電力實時平衡，制約負荷預測精度提升；另一方面，分布式光伏出力特性與負荷特性的不匹配造成其難以消納，為有源配電網運行管理帶來嚴峻挑戰(zhàn)。
對于電力市場交易來說，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競爭成為必然趨勢。分布式光伏出力的不確定性與短時劇烈波動性，使得分布式光伏電站/售電商難以制定合理的市場交易策略與電力交易合同，面臨嚴重的市場風險。
因此，亟需精準的分布式光伏功率預測，為有源配電網調度運行、分布式光伏消納，分布式光伏參與電力市場等提供有力數據支撐。
（三）技術方案
1、基于變分模態(tài)分解與動態(tài)圖卷積網絡的分布式光伏功率預測
首先利用變分模態(tài)分解各分布式光伏復雜出力序列分解為相對簡單、波動較小的不同頻率子序列，以減小場站間關聯(lián)關系的挖掘難度。然后，基于分布式光伏場站間時空關聯(lián)性處于動態(tài)變化中的考慮，利用全連接神經網絡將各節(jié)點特征映射到多維空間，而后利用時域卷積挖掘跨節(jié)點關聯(lián)關系，由此以數據驅動方式挖掘各頻率下各場站子序列關聯(lián)性，有效實現子序列動態(tài)圖結構的構建。最終，基于可用于非歐式空間結構數據建模的卷積神經網絡，將其與動態(tài)圖結構結合，建立考慮動態(tài)時空關聯(lián)性的圖卷積預測模型，針對不同頻率下出力子序列分別預測，而后重構得到各場站功率進而獲取配電網分布式光伏總功率。
2、基于深度聯(lián)邦學習的分布式光伏發(fā)電功率預測
首先，基于長短期記憶神經網絡構建時域自編碼器模型，該模型編碼器用于提取每個時間步輸入的時域特征，而后利用解碼器將該特征向量轉換為輸出序列進行未來時間步的預測，自編碼能顯著增強長短期記憶神經網絡的時域建模能力。而后，利用注意力機制解決其在處理長輸入時間序列時會導致解碼器面臨特征冗余問題，且使模型聚焦于對輸出更關鍵的時域特征。由此，利用注意力自編碼預測模型通過對時域特征的有效挖掘實現功率預測精度的進一步提升。
在此基礎上，開發(fā)了用于分布式光伏功率預測的聯(lián)邦學習框架，在該框架中，本地用戶僅需將本地模型進行共享，無需數據的傳輸，而后由中央服務器進行模型的聚合以實現用戶間信息共享。在各本地場站進行注意力自編碼預測模型的訓練；在中央服務器，基于聯(lián)邦平均算法實現各本地預測模型的匯聚、全局模型的生成與下發(fā)。在保證數據隱私性的前提下取得與傳統(tǒng)集中式機器學習訓練近似的預測效果。
（四）競爭優(yōu)勢
1、有效表征廣域分布式光伏集群間時空關聯(lián)特征，實現分布式光伏功率預測精度提升。
當缺乏氣象實測或預報數據時，考慮分布式光伏時空相關性可有效提升分布式光伏功率預測精度。現有研究多利用各光伏場站地理距離或者整體出力表征時空相關性。這種靜態(tài)建模方式在分布式光伏出力模式長期穩(wěn)定的情況下，可以取得較好的預測效果。然而，易受天氣因素的影響，分布式光伏出力極易發(fā)生短時波動，因而各場站關聯(lián)性處于動態(tài)變化過程。以恒定的場站間關聯(lián)關系去考慮這種復雜的集群出力序列，顯然無法反映天氣影響下分布式光伏出力短時變化，難以實現功率預測精度的有效提升。
所提的基于變分模態(tài)分解與動態(tài)圖卷積網絡的分布式光伏功率預測方法，利用數據驅動方式實現挖掘各場站間關聯(lián)特性的動態(tài)實時挖掘。在基礎上，考慮到不同模態(tài)分量下各場站間關聯(lián)關系的差異性，將各場站原始功率分解為了相對簡單、波動較小的不同頻率模態(tài)分量，減小關聯(lián)關系的挖掘難度。
2、有效保證各分布式光伏數據隱私性，且能取得與傳統(tǒng)集中式機器學習訓練方式近似的預測效果
現有的數據驅動預測方法性能在很大程度上依賴于訓練數據的數量，因此大多以一種集中的訓練方式實現，即中央服務器匯聚來自各場站的運行數據而后進行模型的訓練。然而，這種集中訓練的方式會期限數據隱私，使用戶信息暴露在公共環(huán)境而導致被外部攻擊者進行數據分析、行為探測等。此外，在競爭激烈的電力市場中，分布式光伏場站所有者可能不愿共享數據。這些因素使傳統(tǒng)模型訓練方式難以實現。
所提的基于深度聯(lián)邦學習的分布式光伏發(fā)電功率預測方法，利用注意力自編碼模型在本地場站進行建模預測，實現對本地功率時域特征的有效挖掘；利用分散式訓練的聯(lián)邦學習框架，實現各場站預測模型信息共享，有效保證本地用戶的數據隱私的同時取得不錯的預測效果。
創(chuàng)新點
1、考慮了場站間關聯(lián)關系的動態(tài)性。對于分布式光伏，雖然場站數量眾多、分布廣泛，但是其位置臨近，由于云團運動等氣象因素導致的相關性較強。所提方法以數據驅動方式根據網絡當前的各場站輸入功率進行關聯(lián)關系的動態(tài)表征，實現功率預測精度的有效提升。
2、在保障各分布式光伏站點數據隱私應的前提現實現信息共享。利用自編碼結構進一步提升LSTM的時間序列建模能力；利用注意力機制模型聚焦于對預測更關鍵的輸入特征，以此實現時域特征的有效挖掘。在此基礎上，利用聯(lián)邦學習框架聚合各本地模型，實現各站點信息聚合，實現精度有效提升。
市場前景
隨著新型電力系統(tǒng)建設目標的推進，分布式光伏裝機容量呈爆發(fā)式增長。所研成果可應用于配電網負荷預測、用戶可調度容量評估、激勵型需求響應基線負荷估計等場景中，為高比例分布式光伏有源配電網的安全、經濟、高效運行，維持電力平衡等工作提供重要參考。同時，隨著分布式光伏逐步參與到電力市場，所研成果可為分布式光伏售電商制定最優(yōu)的交易策略，簽訂合理的價格合同提供有力數據支撐。綜上所述，所研成果市場前景廣闊。
華北電力大學
2023-08-10