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文： 科技 商业 于洪涛

在物理世界，山峰是自然力量的象征；而在数字世界里，数据则是智慧力量的来源。

或许正是因为如此，华为将其聚焦在数据基础技术的科研大奖命名为Olympus Mons，即奥林帕斯大奖，专门用于重奖那些在数据存储领域实现技术突破的科研工作者。

设立奖项只是一种形式。在奥林帕斯大奖的背后，是华为通过汇聚产学研各方能力，来推动数据技术实现突破性发展的雄心，从而为数字经济发展提供更好的数据基础设施。

随着数字化时代的到来，数据的价值越来越突出，正在日益成为国家、企业、甚至个人的核心资产。

与传统经济相比，数字经济的本质就是数据的流通，数据也成为智能 社会 的主要生产要素。IDC的调研显示，2020年全球共创造了59ZB的数据，到2025年则将达到163ZB。

如此巨量的数据资产，需要经过数据采集、数据存储、数据分析等流程才能产生价值，其中数据存储无疑是基础。在数据中心里，存储也与计算和网络一道，成为关键基础设施，为整个数字化进程提供支持。

在数据量高速成长的同时，数据的形态也日益多样化，视频、、音频等非结构化数据已经成为数据的主体。这些复杂的数据要想充分发挥价值，就需要更加高效的数据存储和数据管理。

有统计显示，如今只有2%的数据被保存，保存下来的数据也只有10%得到分析利用。华为数据存储与机器视觉产品线总裁周跃峰介绍说，数据在企业数字化转型中扮演着越来越重要的角色，然而企业却面临海量数据存不下、流不动、管不好的问题。

为了满足客户日益增长的数据存储需求， 华为主张构建端到端的数据能力，包括计算、存储、利用和AI等能力，让数据在全生命周期内实现每比特价值最大，每比特成本最优。

华为的努力，已经收到了成效，如今越来越多的政企使用华为的数据存储解决方案，来实现对数据资产的管理。

甘肃敦煌研究院，正在利用华为的海量存储解决方案，通过 计算机技术和数字图像技术，实现敦煌石窟文物的永久保存、永续利用。

然而，整个敦煌莫高窟拥有735个洞窟、4.5万平方米壁画、2415尊泥质彩塑，要把这么多文物数字化，达成构建数字敦煌博物馆的目标，意味着需要大量的投资和海量的存储设备。 显然，要想解决这一问题，仅靠华为自身的努力还不够，而需要各个方面的共同参与，通过打造产业技术生态，来实现存储技术的新突破。这也正是华为设立“奥林帕斯奖”的初衷。

据了解，华为“奥林帕斯奖”，每年都聚焦于数据领域的两个主要技术难题来寻求解决方案。在去年底的全球数据存储教授论坛上，第二届的“2021年奥林帕斯悬红”两大难题已经确定：

一是构建每比特极致性价比的数据存储，二是实现下一代存储产业根技术突破。对于每个难题，华为都给出了高达100万元的悬红，

华为希望通过“奥林帕斯奖”的设立，与学术界在 Cloud-Oriented多云存储服务、Data-Centric新型数据应用存储系统、AI-Driven存储软件架构、创新体系架构等技术方向共同攻坚，构筑更好的数据存储系统。

我们都知道，妨碍电动 汽车 推广普及的主要制约因素是电池的能量密度，其决定了电动 汽车 的可用性。在数据中心里，数据的存储密度则将成为未来的核心挑战，决定着我们智能 社会 的成色。

科学家们已经明确了下一步的发展目标：在有限的资源下实现100x性能密度和100x容量密度的数据存储。要实现存储能力的提升，压缩算法是核心技术之一，可以降低 数据的存储成本，帮助用户缓解数据规模爆炸性增长带来的成本压力。

然而，作为存储技术中的重磅难题，压缩算法多年来未有突出成果。

为了突破压缩算法面临的瓶颈，激发数据压缩领域的活力，自2020年起，华为与莫斯科国立大学合作，举办全球数据压缩大赛，以促进数据压缩根技术的研究。

今年的第二届全球数据压缩大赛，邀请了压缩领域享有盛誉的技术专家担任评委；使用电子显微镜、遥感等高性能计算数据，更贴近前沿、更贴近实际场景。大赛设计了五种类型的数据集（赛事项目）：定量数据压缩、定性数据压缩、混合数据压缩、小块数据压缩和熵编码优化。

同时，大赛还增设了面向高校学生、难度相对较小的编码算法优化项目，以吸引更多校园算法高手参与比赛。在奖项设置方面，进一步体现多维激励，增设领先奖、特等奖和学生参与奖。

本届数据压缩大赛，已于6月15日正式开赛，接收参赛作品截止到11月底，将于12月底公布获奖结果。截至7月中旬，开赛仅1个月大赛组委会就已经收到了来自全球近80个报名申请。

伴随着奥林帕斯大奖和全球数据压缩大赛相继进入第二届，“奥林帕斯”已经成为华为数据存储正在着力打造的新品牌，专门用来加强产学研合作，联合学界一起推动数据存储产业的进步。

从第一届奥林帕斯大奖得主那里，我们已经看到科研界在数据技术创新领域的突破。

获得 百万悬红大奖的清华大学舒继武老师团队的“持久性内存存储系统构建与关键技术”， 创新地提出了持久性内存文件系统与键值存储的设计方法和分布式持久性共享内存框架，攻克了其数据结构、内存管理、一致性与安全等方面的一系列难题，解决了基于新型内存介质的高效数据存储问题。

此外，上海交通大学的陈榕团队的 “基于新型异构硬件的高效数据处理系统”， 华中 科技 大学的冯丹团队的 “NVM（新型非易失存储）高效可靠技术”，也具有较高的创新性和先进性， 具备产业价值和应用前景。

同样，在第一届 全球数据压缩大赛上，也涌现出了很多令人瞩目的成果。

比如获奖选手Peter Thamm设计的pglz算法在压缩率和性能上，打破了快速压缩算法的一般认知，指引了压缩算法优化方向；Konstantinos Agiannis的参赛算法，在文本场景测试中的压缩率和压缩性能，均超过业界公认的标杆算法；Andreas Debski的快速图像压缩算法，达到了业界公认标杆算法120%的压缩率，展现了深厚的图像压缩算法功底。

过去一年的成功，也让我们对今年的 “奥林帕斯”有了更高的期待。对这个太阳系最高峰的攀登，意味着整个数据存储技术领域的参与者，首次能够团结一致，共同牵引基础理论研究方向，突破关键技术难题，加速科研成果产业化，实现产学研合作共赢。

在此进程中，华为一方面发挥了产业引领者的角色，大力推动产学研的合作进程；另一方面也积极投身其中，通过 Data Fabric、智能存储、内存型存储、数据缩减、视频存储等五大创新实验室，通过4000多名研发工程师的协同努力，围绕下一代存储的介质、网络、架构和管理等进行系统化创新。

我们也有理由相信，通过全球、全领域的协同创新，我们一定能够迎来数据存储技术的突破，通过技术重构实现更好的数据存储效能，让全世界共享数字技术红利，进而推动千行百业的智能化升级。

潮流计算开题报告

潮流计算是根据给定的电网结构、参数和发电机、负荷等元件的运行条件，确定电力系统各部分稳态运行状态参数的计算。

MatlAB的潮流计算建模与仿真开题报告

　选题的意义和目的

潮流计算是电力系统最简单却非常重要的分析计算，可以用来研究系统规划和运行中提出的各种问题。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

可是传统的潮流计算程序缺乏图形用户界面，结果显示不直观，难于与其他分析功能集成，网络原始数据输入工作量大且易于出错。随着计算机技术的飞速发展，结合电力系统的特点及图形化潮流计算软件的开发设计思想和总体结构，而应用MATLAB软件可以很好的改善这方面的问题。该系统的主要特点是操作简单，图形界面直观，运行稳定.计算准确。计算中，算法做了一些改进，提高了计算速度，各个类型的有效封装又使程序具有很好的模块性.可维护性和可重用性。

　课题研究现状(含文献综述)

电力系统潮流计算是研究电力系统稳态运行的一向基本运算，可以确定系统的电压分布和功率分布，以及网络中的功率分布和损耗。对规划中的电力系统，通过潮流计算可以检验所提出的电力系统规划方案能否满足各种运行方式的要求;对运行中的电力系统，通过潮流计算可以预知各种负荷变化和网络结构的改变会不会危及系统的安全，系统中所有母线的电压是否在允许的范围以内，系统中各种元件(线路、变压器等)是否会出现过负荷，以及可能出现过负荷时应事先采取哪些预防措施等。

潮流计算既是对电力系统规划设计和运行方式的合理性、可靠性和经济性进行定量分析的依据，又是电力系统静态和暂态稳定计算的基础。利用电子计算机进行潮流计算从20世纪50年代中期就已经开始,经历了以节点导纳为基础的高斯-赛德尔迭代法，求解非线性方程式的典型方法?牛顿拉夫逊法，以及其改进方法快速解耦PQ分解法。

近20多年来，潮流算法的研究仍然非常活跃，但是大多数研究都是围绕改进牛顿法和PQ分解法进行的。此外，随着人工智能理论的发展，遗传算法、人工神经网络、模糊算法也逐渐被引入潮流计算。但是，到目前为止这些模型和算法还不能取代牛顿法和PQ分解法的地位。对潮流计算的要求可以归纳为下面几点：

(1)算法的可靠性或收敛性

(2)计算速度和内存占用量

(3)计算的方便性和灵活性。随着时代电力系统大系统、强非线性与多元件的.特点日益突出，其计算量与计算复杂程度急剧增加，旧的计算机软件在处理潮流计算时，其速度已经无法满足大电网模拟和实时控制的仿真要求。MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。

它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和分析数据、开发与实现算法、创建用户界面模型、连接其他编程语言的程序和应用程序。借助其语言、工具和内置数学函数，可以探求多种方法，比电子表格或传统编程语言(如 C/C++ 或 Java)更快地求取结果。MATLAB 应用广泛，其中包括信号处理和通信、图像和视频处理、控制系统、测试和测量、计算金融学及计算生物学等众多应用领域。在各行业和学术机构中，有一百多万工程师和科学家使用 MATLAB 这一技术计算语言。MATLAB是集数值计算、符号运算及图形处理等强大功能一体的科学计算语言。

MATLAB计算机软件功能强大，在编写程序时MATLAB语言允许用户以数学形式的语言编写程序，比BASIC语言和FORTRAN语言等更为接近书写的数学表达格式，而且其程序易调试。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB编程，工作量将大幅度减少。利用MATLAB语言来进行电力系统潮流计算的方法，编程简便、运算效率高并符合人们的思维习惯，计算结果能满足工程计算需要，同时验证了方法的有效性，为解决大电网的潮流计算问题开辟了新思路。

　课题内容及研究思路

对目前常用潮流计算方法进行分析如牛顿-拉夫逊法，先建立潮流计算的数学模型，主要包括导纳矩阵的原理及计算方法、潮流计算的基本方程、潮流系统的节点分类、潮流计算的约束条件这几方面。其次对牛顿-拉夫逊法的基本原理、求解过程、程序框图进行概述。最后通过MATLAB软件进行矩阵的生成、运算以及牛顿?拉夫逊法潮流计算程序。用牛顿-拉夫逊法把准备好的原始数据，建立仿真模型，分析仿真结果，完成设计说明书。

　课题重点、难点

现代电力系统大系统、强非线性与多元件的特点日益突出,其计算量与计算复杂度急剧增加，而牛顿-拉夫逊法是求解非线性代数方程有效的迭代计算。牛顿-拉夫逊法需要进行大量的数值计算。自导纳和互导纳的确定方法、节点导纳矩阵的性质、非标准变比变压器等值电路以及电力系统节点分类等都比较容易弄混。MATLAB设计中，原始数据的填写格式是很关键的一个环节，它与程序使用的方便性和灵活性有着直接的关系。输入的数据量比较多，要细心，否则会大大增加工作量。

　论文提纲

电力系统潮流计算概述

1.1电力系统简介

1.2潮流计算简介

1.3潮流计算的意义及其发展

2、潮流计算的数学模型

2.1导纳矩阵的原理及计算方法

2.1.1自导纳和互导纳的确定方法

2.1.2节点导纳矩阵的性质及意义

2.1.3非标准变比变压器等值电路

2.2潮流计算的基本方程

2.3电力系统节点分类

2.4潮流计算的约束条件

3、牛顿-拉夫逊法概述

3.1牛顿-拉夫逊法基本原理

3.2牛顿-拉夫逊法求解过程

3.3牛顿-拉夫逊法程序框图

4、MatlAB建模仿真

4.1Matlab简介

4.2矩阵的生成

4.3矩阵的运算

4.4牛顿?拉夫逊法潮流计算程序

4.5 结果分析

　总结

进度安排(包括时间划分和各阶段的主要内容)

序号 设计各阶段名称 日期(教学周)

⒈ 下达任务书，检索收集课题最新资料，调研分析 2014年11月7日?11月13日

⒉ 提供开题报告 2014年11月14日?11月22日

⒊ 修改开题报告相关外文翻译资料 2014年11月22日?12月28日

⒋ 根据开题报告，进行中期检查和撰写论文初稿 2015年1月1日?3月15日

⒌ 根据指导老师的意见修改论文，完成论文并上交 2015年3月15日?4月18日

⒍ 指导老师评定成绩，老师评阅论文 2015年4月18日?4月30日

⒎ 毕业答辩 2015年 4月30日?5月16日

　参考文献

[1]陈衍.电力系统稳态分析(第三版). 北京：中国电力出版社，2007

[2]李光琦.电力系统暂态分析(第三版).北京：中国电力出版社,2007

[3]李维波.MATLAB在电气工程中的应用.北京：中国电力出版社,2007

[4]张志涌，杨祖樱.MATLAB教程(2008a).北京:北京航空航天大学出版社,2006

[5]陈跃.电气工程专业毕业设计指南电力系统分册.北京：中国水利水电出版社，2003

[6]刘天琪,邱晓燕《电力系统理论分析》(第二版)北京：科学出版社，2013

[7]张保会，尹项根《电力系统继电保护》(第二版)北京：中国电力出版社，2013

[8]赵广元《MATLAB与控制系统仿真实践》(第二版)北京：北京航空大学出版社，2012

[9]王守相，刘玉田《电力系统潮流计算研究现状》山东工业大学电力工程学院

[10]张宁,韩勇《基于MATLAB的电力系统的潮流计算》西北农林科技大学信息工程学院

[11]薛 巍，舒继武,王心丰,郑纬民《电力系统潮流并行算法的研究进展》清华大学电机工程与应用电子技术系，北京

[12]罗华飞《MATLAB GUI设计学习手记》(第3版)北京：北京航空航天大学出版社 2014

[13]徐劲松，宁可琳，杨永峰的《基于MATLAB的电力系统PQ分解法潮流计算研究》 2011

[14]百度百科《电力系统潮流计算》

[15]Nagrath I J，Kothari D R. Modern Power System Analysis.New Delhi：TataMcGraw-Hill Publishing Company.8-2005

[16]P.K.Mannava,L.Teeslink,A.R.Hasan. evaluation of Parallelization of Power Flow Algorithms. In: proceedings of the 40th Midwest Symposium on Circuit and Systems[D], Sacramento, California, U.S.A. August 1997

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