基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补系统

本发明涉及可再生能源多能互补，具体涉及基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补系统。

背景技术：

1、公共建筑可再生能源多能互补系统是指在公共建筑中应用多种可再生能源技术，通过互补和整合，实现能源的高效利用和环保目标。这样的系统通常包括多种能源来源，例如太阳能、风能、地热能等，通过互补的方式弥补各种能源的不足，提高能源的稳定性和可持续性。

2、超级电容器在公共建筑可再生能源多能互补系统中发挥着重要的作用。首先，超级电容器能够快速存储和释放电能，在可再生能源系统中，能量产生不一定与能量需求实时匹配，而超级电容器可以充当储能设备，将在高产能时段产生的电能存储起来，以备在需要时释放，从而实现能源的平衡和调峰。其次，超级电容器具有较高的功率密度，能够在瞬时需要大量电能的情况下提供高功率输出。这对于处理突发的高能需求或应对系统快速变化的能源需求是非常重要的，例如在建筑设备启动、瞬时负荷波动等情况下。最后，超级电容器可以用于提高建筑与电网之间的电能质量，帮助平滑电网波动，提供电能质量的稳定性，从而确保系统在不同工作状态下的稳定运行。

3、现有技术存在以下不足：当超级电容器运行时无法有效地储存和释放电能时，现有技术无法及时知晓这一情况，当发生此情况时，这将严重影响系统对于能量需求的满足，尤其是在瞬时需要高功率输出或在电池不能满足的高能需求情况下，系统在能源平衡方面可能会出现问题，影响电力供应的稳定性，可能导致建筑内的关键设备无法正常运行，这将会对建筑内关键设备造成持续的严重影响，从而大大降低建筑内关键设备的使用寿命。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补系统，通过对超级电容器的运行状态进行监测，当超级电容器运行时存在无法有效地储存和释放电能的隐患时，发出警报提示，通知相关工作人员知晓该情况，并对超级电容器提前进行相关维护管理工作，确保系统在能源平衡方面不会因超级电容器无法有效地储存和释放电能而出现问题，同时不影响电力供应的稳定性，保障建筑内的关键设备正常、高效的运行，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补系统，包括能量存储模块、能量释放模块、电网调频模块、采集单元、负荷预测模型建立单元、分析单元以及警报单元；

3、能量存储模块，将可再生能源产生的电能进行存储；

4、能量释放模块，当系统需要额外的电力、在瞬时需要高功率输出或在电池不能满足高能需求的情况下，将储存的电能迅速释放以满足需求；

5、电网调频模块，用于平衡电网上的功率波动；

6、采集单元，采集超级电容器运行时的多项信息，包括能量存储释放状态信息和调频动态响应信息，采集后，将能量存储释放状态信息和调频动态响应信息处理后上传至负荷预测模型建立单元；

7、负荷预测模型建立单元，将超级电容器运行时经过处理后的能量存储释放状态信息和调频动态响应信息建立负荷预测模型，生成隐患评估指数，并将隐患评估指数传递至分析单元；

8、分析单元，将超级电容器运行时生成的隐患评估指数与预先设定的隐患评估指数参考阈值进行比对分析，生成高运行风险信号或者低运行风险信号，并将信号传递至警报单元，通过警报单元对高运行风险信号发出警报提示。

9、优选的，超级电容器运行时的能量存储释放状态信息包括电容值变动系数和电压电流极限超出系数，超级电容器运行时的调频动态响应信息包括频率响应不稳定系数，采集后，采集单元将电容值变动系数和电压电流极限超出系数分别标定为和，将频率响应不稳定系数标定为。

10、优选地，电容值变动系数获取的逻辑如下：

11、s101、获取超级电容器运行时在q时间内的实时电容值，并将实时电容值标定为， k表示超级电容器运行时在q时间内获取的若干个实时电容值的编号，， p为正整数；

12、s102、将超级电容器运行时在q时间内获取的实时电容值建立数据集合，将数据集合内的实时电容值按照顺序排序，并将顺序排序后的实时电容值重新标定为，则表示数据集合内顺序排序后的实时电容值的编号，， p为正整数；

13、s103、计算电容值变动系数，计算的表达式为：，式中， p表示超级电容器运行时在q时间内获取的实时电容值的总数量。

14、优选地，电压电流极限超出系数获取的逻辑如下：

15、s201、获取超级电容器运行时的电压极限值和电流极限值，并将电压极限值和电流极限值分别标定为和；

16、s202、获取超级电容器运行时在q时间内的实时电压值和实时电流值，并将实时电压值和实时电流值分别标定为和；

17、s203、计算电压电流极限超出系数，计算的表达式为：，式中，表示超级电容器运行时在q时间内实时电压值大于电压极限值的时段，表示超级电容器运行时在q时间内实时电流值大于电流极限值的时段，，。

18、优选地，频率响应不稳定系数获取的逻辑如下：

19、s301、获取超级电容器运行时在q时间内生成的若干个实际频率响应时长，并将实际频率响应时长标定为， x表示超级电容器运行时在q时间内生成的若干个实际频率响应时长的编号，， n为正整数；

20、s302、通过超级电容器运行时在q时间内获取的若干个实际频率响应时长计算频率响应时长标准差和频率响应时长平均值，并将频率响应时长标准差和频率响应时长平均值分别标定为和，则：，其中，；

21、s303、通过超级电容器运行时在q时间内计算得出的频率响应时长标准差和频率响应时长平均值计算频率响应时长变异系数，计算的表达式为：，式中，表示频率响应时长变异系数；

22、s304、计算频率响应不稳定系数，计算的表达式为：。

23、优选的，负荷预测模型建立单元将超级电容器运行时经过处理后的电容值变动系数、电压电流极限超出系数以及频率响应不稳定系数后，建立负荷预测模型，生成隐患评估指数，依据的公式为：，式中，、、分别为电容值变动系数、电压电流极限超出系数以及频率响应不稳定系数的预设比例系数，且、、均大于0。

24、优选的，若隐患评估指数大于等于隐患评估指数参考阈值，则生成高运行风险信号，并将信号传递至警报单元，通过警报单元发出警报提示，通知相关工作人员知晓该情况；

25、若隐患评估指数小于隐患评估指数参考阈值，则生成低运行风险信号，并将信号传递至警报单元，不通过警报单元发出警报提示。

26、优选的，还包括维护管理模块；

27、维护管理模块，对超级电容器维护管理时通过负荷预测模型建立单元实时输出的隐患评估指数进行综合分析，并通过移动端对维护管理时反馈的信息进行提示，确保超级电容器维护管理成功。

28、优选的，维护管理模块对超级电容器维护管理时通过负荷预测模型建立单元实时输出的隐患评估指数建立分析集合，并将分析集合标定为 i，则，表示分析集合内的隐患评估指数的编号，， u为正整数；

29、通过分析集合内的隐患评估指数计算隐患评估指数标准差和隐患评估指数平均值，并将隐患评估指数标准差和隐患评估指数平均值分别与预先设定的标准差参考阈值和预先设定的隐患评估指数参考阈值进行比对分析，比对分析的结果如下：

30、若隐患评估指数平均值大于等于隐患评估指数参考阈值，则生成维护管理失败信号，并将信号传递至移动端，通过移动端进行提示；

31、若隐患评估指数平均值小于隐患评估指数参考阈值并且隐患评估指数标准差大于等于标准差参考阈值，则生成维护管理不稳定信号，并将信号传递至移动端，通过移动端进行提示；

32、若隐患评估指数平均值小于隐患评估指数参考阈值并且隐患评估指数标准差小于标准差参考阈值，则生成维护管理成功信号，并将信号传递至移动端，通过移动端进行提示。

33、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

34、本发明通过对超级电容器的运行状态进行监测，当超级电容器运行时存在无法有效地储存和释放电能的隐患时，发出警报提示，通知相关工作人员知晓该情况，并对超级电容器提前进行相关维护管理工作，确保系统在能源平衡方面不会因超级电容器无法有效地储存和释放电能而出现问题，同时不影响电力供应的稳定性，保障建筑内的关键设备正常、高效地运行；

35、本发明通过对超级电容器维护管理时的运行状态进行综合分析，判断超级电容器的实时维护管理情况，当超级电容器维护管理时生成维护管理失败或者维护管理不稳定的信号时，继续对超级电容器进行维护，确保超级电容器维护管理成功，通过此方式可避免通过人工经验判断导致超级电容器维护管理后再次出现运行状态异常的情况。