CN117439133B - 基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，涉及可再生能源多能互补技术领域，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；能量存储模块，将可再生能源产生的电能进行存储。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***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。

Description

基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***
技术领域
本发明涉及可再生能源多能互补技术领域，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***。
背景技术
公共建筑可再生能源多能互补***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***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。
超级电容器在公共建筑可再生能源多能互补***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***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***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***在不同工作状态下的稳定运行。
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***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，***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。
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。
发明内容
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***，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***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，以解决上述背景技术中的问题。
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***，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；
能量存储模块，将可再生能源产生的电能进行存储；
能量释放模块，当***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；
电网调频模块，用于平衡电网上的功率波动；
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；
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；
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。
优选的，超级电容器运行时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/>。
优选的，电容值变动系数获取的逻辑如下：
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，k=1、2、3、4、……、P，P为正整数；
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；
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。
优选的，电压电流极限超出系数获取的逻辑如下：
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/>；
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/>；
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，/>，/>。
优选的，频率响应不稳定系数获取的逻辑如下：
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，x=1、2、3、4、……、N，N为正整数；
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，/>；
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；
S304、计算频率响应不稳定系数，计算的表达式为：。
优选的，负荷预测模型建立单元获取到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。
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；
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。
优选的，还包括维护管理模块；
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。
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，f表示分析集合内的隐患评估指数的编号，f=1、2、3、4、……、u，u为正整数；
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：
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；
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；
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。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
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***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；
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。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***的模块示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本公开的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明提供了如图1所示的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，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；
能量存储模块，将可再生能源（如太阳能、风能等）产生的电能进行存储；
这是***中的一个关键步骤，以便在能量产生过剩时将其储存起来，以备不时之需。
能量释放模块，当***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；
将储存的电能迅速释放，这使得***能够迅速响应高能需求，满足建筑内各项设备的需求。
电网调频模块，用于平衡电网上的功率波动；
平衡电网上的功率波动可提高电网的稳定性，这对于提高可再生能源的整体渗透率和可再生能源发电的可持续性非常重要。
采集单元，采集超级电容器运行时（能量存储、释放以及电网调频）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；
超级电容器运行时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，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/>；
超级电容器的电容值是指其储存电荷的能力，通常以法拉德（Farads，简称F）为单位，电容值描述了超级电容器在单位电压下能够存储的电荷量，是超级电容器性能的一个关键参数，超级电容器与传统电池不同，通过电场的形式存储能量，而不是像电池那样通过化学反应，超级电容器的电容值决定了存储和释放的能量，因此是评估超级电容器性能的一个重要指标，电容值越大，超级电容器就能够存储更多的电荷，从而在需要时释放更多的电能。
当超级电容器内的电容值波动较大时，可能影响其有效储存和释放电能，以下是一些可能导致问题的原因：
电容值波动导致不稳定性：超级电容器的性能受到其电容值的影响，当电容值波动较大时，***可能会在电能存储和释放方面出现不稳定性，这种不稳定性可能表现为能量储存效率下降、电能释放速率不一致等问题；
***控制困难：超级电容器的电容值波动可能会导致***控制难度增加，控制***通常需要根据电容器的实际电容值来调整能量的存储和释放，如果电容值波动较大，***就需要更加精确和及时地进行调整，否则可能无法达到预期的性能；
不稳定的能量存储：超级电容器的电容值直接关系到其能量存储的能力，电容值波动较大可能导致能量的不稳定存储，如果电容值忽高忽低，***可能无法准确估计超级电容器当前的储能状态，从而影响合理的能量存储策略；
储能效率降低：超级电容器在充电和放电时，电容值的波动可能导致储能效率下降，能量存储和释放的效率与电容值的稳定性直接相关，如果电容值波动较大，***可能无法实现最佳的能量传输，从而导致能量损失增加；
因此，对超级电容器运行时的电容值进行监测，可及时发现超级电容器的电容值变动较大表明超级电容器可能存在无法有效地储存和释放电能的隐患。
电容值变动系数获取的逻辑如下：
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，k=1、2、3、4、……、P，P为正整数；
需要说明的是，通过在超级电容器上施加一个小的交流电流，然后测量电压响应，可以使用电流-电压法来计算电容值，这种方法通过测量电压和电流的相位差和幅值来得到电容值，实时的电流和电压测量可以通过专门设计的电流传感器和电压传感器来完成；
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；
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。
由电容值变动系数的计算表达式可知，超级电容器运行时在Q时间内生成的电容值变动系数的表现值越大，表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越大，反之则表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越小。
超级电容器是一种能够高效存储和释放电能的电子器件，常被用于可再生能源多能互补***中，然而，在使用过程中，如果电压或电流超出超级电容器的设计限制，可能会导致其无法有效地储存和释放电能，下面详细阐述一下这两种情况的影响：
电压极限超出：超级电容器有一个特定的电压极限，超过这个电压会导致电容器的性能下降甚至损坏，当电压超过极限时，电容器内部的电介质可能会遭受击穿，导致电容器失去一部分或全部的储能能力，此外，超过电压极限还可能引发电解质的不稳定，导致电容器的内部结构发生变化，降低其寿命；
电流极限超出：超级电容器也有一个最大允许电流的极限，当电流超过这个极限时，会引起电容器内部的热量急剧上升，可能导致电容器的内部结构受损，进一步导致电容器失去部分或全部的储能能力，此外，电流超过极限还可能导致电极和电解质之间的界面出现问题，影响电容器的性能；
因此，对超级电容器运行时的电压和电流进行监测，可及时发现超级电容器的电压和电流极限超出表明超级电容器可能存在无法有效地储存和释放电能的隐患。
电压电流极限超出系数获取的逻辑如下：
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/>；
需要说明的是，超级电容器的制造商通常会提供详细的技术规格手册，其中包括电压和电流的极限值，这些手册通常包含有关产品设计、工作条件、性能参数等方面的详细信息；
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/>；
需要说明的是，安装在超级电容器电路中的电压和电流传感器是最常见的实时测量方式，这些传感器能够直接测量电路中的实时电压值和实时电流值，并将这些数据传送给采集单元；
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，/>，/>。
由电压电流极限超出系数的计算表达式可知，超级电容器运行时在Q时间内生成的电压电流极限超出系数的表现值越大，表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越大，反之则表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越小。
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，采集单元将频率响应不稳定系数标定为；
在公共建筑可再生能源多能互补***中，频率响应是指超级电容器对电网频率变化的快速调整和响应能力，电网调频通常是为了应对瞬时负荷变化、可再生能源波动或其他***扰动，以维持电网频率的稳定，电网调频是为了维持电力***中的交流电频率在标准值（通常为50赫兹或60赫兹）而进行的调整，超级电容器在这个过程中扮演着重要的角色，其频率响应特性影响着***对电网频率变化的适应能力；
如果超级电容器在进行电网调频时的频率响应稳定性较差，可能影响其有效地储存和释放电能，以下是详细阐述这一点的原因：
频率不稳定性影响电能存储和释放：超级电容器的频率响应稳定性差可能导致其无法有效地跟随电网频率的变化，在电力***中，频率的快速波动可能是由于负荷变化、可再生能源波动等原因引起的，如果超级电容器不能及时、稳定地调整以适应这些频率变化，可能导致其无法在正确的时机进行电能的储存和释放；
频率偏差可能影响***稳定性：频率响应不稳定可能导致超级电容器在频率调整时产生偏差，这可能进一步影响整个电力***的稳定性，频率不稳定可能引发***中其他组件的异常行为，最终导致***的不稳定；
***需求无法得到满足：在电力***中，对于频率的要求通常是非常严格的，特别是在电力***的调频范围内，频率响应不稳定可能导致超级电容器无法满足***对于频率调整的实际需求，从而降低了其在***中的有效性；
失去频率调节功能：超级电容器在电网调频中的作用是提供快速的电能储存和释放，以维持电网频率的稳定，如果频率响应不稳定，超级电容器可能无法按预期的方式进行电能的调节，导致***无法有效应对频率变化；
因此，对超级电容器运行时的电容值进行监测，可及时发现超级电容器的电容值变动较大表明超级电容器可能存在无法有效地储存和释放电能的隐患。
频率响应不稳定系数获取的逻辑如下：
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，x=1、2、3、4、……、N，N为正整数；
需要说明的是，现有技术通常在超级电容器中安装频率测量设备，这些频率测量设备是最直接的获取实际频率响应时长的手段，通过这些频率测量设备可以测量电网频率的变化，并记录超级电容器***对这些变化的响应；
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，/>；
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；
由频率响应时长变异系数的计算表达式可知，频率响应时长变异系数的的表现值越大，表明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稳定性越差，反之则表明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稳定性越好；
S304、计算频率响应不稳定系数，计算的表达式为：；
由频率响应不稳定系数的计算表达式可知，超级电容器运行时在Q时间内生成的频率响应不稳定系数的表现值越大，表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越大，反之则表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越小。
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；
负荷预测模型建立单元获取到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；
由计算公式可知，超级电容器运行时在Q时间内生成的电容值变动系数越大、电压电流极限超出系数越大、频率响应不稳定系数越大，即超级电容器运行时在Q时间内生成的隐患评估指数的表现值越大，表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越大，反之则表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患越小；
需要说明的是，上述Q时间的选取为一个时间较为短暂的时间段，时间段内的时间在此不做具体的限定，可根据实际情况进行设定，其目的是监测超级电容器运行时在Q时间内的运行情况，从而通过此方式对超级电容器运行时在不同时段（Q时间内）内的运行情况进行实时监测，评估超级电容器有效储存和释放电能的隐患情况。
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；
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，比对分析的结果如下：
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，当超级电容器运行时生成高运行风险信号时，表明超级电容器存在无法有效地储存和释放电能的隐患较大，需要及时对超级电容器进行维护管理；
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，当超级电容器运行时生成低运行风险信号时，表明超级电容器运行状态较好，可实现超级电容器有效地储存和释放电能。
还包括维护管理模块；
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；
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，f表示分析集合内的隐患评估指数的编号，f=1、2、3、4、……、u，u为正整数；
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（隐患评估指数标准差和隐患评估指数平均值的计算过程在此不做具体的详述，参照上述频率响应时长标准差和频率响应时长平均值），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：
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，当超级电容器维护管理时生成维护管理失败信号时，则表明超级电容器维护管理时维护管理失败，还需要继续进行维护；
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，当超级电容器维护管理时生成维护管理不稳定信号时，则表明超级电容器维护管理时维护管理不稳定，同样还需要继续进行维护；
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，当超级电容器维护管理时生成维护管理成功信号时，则表明超级电容器维护管理时维护管理成功。
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***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；
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。
上述公式均是去量纲取其数值计算，公式是由采集大量数据进行软件模拟得到最近真实情况的一个公式，公式中的预设参数由本领域的技术人员根据实际情况进行设置。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的***、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，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；
能量存储模块，将可再生能源产生的电能进行存储；
能量释放模块，当***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；
电网调频模块，用于平衡电网上的功率波动；
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；
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/>；
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；
负荷预测模型建立单元获取到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；
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。
2.根据权利要求1所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，电容值变动系数获取的逻辑如下：
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，k=1、2、3、4、……、P，P为正整数；
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；
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。
3.根据权利要求1所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，电压电流极限超出系数获取的逻辑如下：
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/>；
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/>；
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，/>，/>。
4.根据权利要求1所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，频率响应不稳定系数获取的逻辑如下：
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，x=1、2、3、4、……、N，N为正整数；
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，/>；
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；
S304、计算频率响应不稳定系数，计算的表达式为：。
5.根据权利要求1所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，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，比对分析的结果如下：
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；
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。
6.根据权利要求1所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，还包括维护管理模块；
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。
7.根据权利要求6所述的基于负荷预测算法的公共建筑可再生能源多能互补***，其特征在于，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，f表示分析集合内的隐患评估指数的编号，f=1、2、3、4、……、u，u为正整数；
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：
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；
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；
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。
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