一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系統(tǒng)，市電電網(wǎng)與控制電路連接，光伏電池板通過控制電路與逆變電路連接，逆變電路與冷庫連接，負(fù)荷預(yù)測模塊用于根據(jù)氣象局的氣象數(shù)據(jù)，歷史負(fù)荷信息，冷庫儲存量，貯存的貨物種類，以及制冷溫度建立冷庫負(fù)荷預(yù)測模型，并對冷庫未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測；能源管理中心模塊用于通過光伏發(fā)電功率與冷庫預(yù)測負(fù)荷，以及光伏發(fā)電上網(wǎng)電價與市電價格的對比分析，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和冷庫的有效結(jié)合，通過負(fù)荷預(yù)測，解決了光伏發(fā)電與冷庫的匹配性問題，減少了光伏發(fā)電給電網(wǎng)帶來的波動，既能滿足用戶的需求又能實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
【專利說明】
-種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫 系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種光伏冷庫，尤其設(shè)及一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控 制的光伏冷庫系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人民生活水平的提高，人們對冷凍冷藏食品的依賴度越來越高，冷凍、冷藏食 品產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)快速發(fā)展勢頭。據(jù)統(tǒng)計，2014年全國冷庫總量達(dá)到3320萬噸，折合8300萬立方 米，與去年2411萬噸相比增長了 36.9%。作為冷鏈物流的主要環(huán)節(jié)，其能耗的需求也逐年升 高。大量的冷庫消耗著巨大的電能，造成了城市用電緊張，給電網(wǎng)帶來了巨大壓力，運(yùn)些電 能同樣消耗了大量的煤炭資源。
[0003] 近年來，隨著能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，太陽能、風(fēng)能等新能源在能源結(jié)構(gòu)中所占的比重逐 年提高。由于太陽電池具有安全可靠、無噪聲、無污染等特點(diǎn)，許多國家加強(qiáng)了對新型太陽 能光伏發(fā)電發(fā)展的支持。國內(nèi)外光伏發(fā)電的研究都取得了豐碩的成果，各項新技術(shù)被大量 應(yīng)用在生活當(dāng)中。目前國內(nèi)外在冷庫節(jié)能上主要考慮設(shè)計和運(yùn)行兩方面，在設(shè)計上主要著 眼于冷庫隔熱材料的選擇、空氣幕的優(yōu)化，在運(yùn)行中主要考慮蒸發(fā)器融霜、冷庫堆放形式的 優(yōu)化等。并且太陽能冰箱已有了很多應(yīng)用，運(yùn)就為太陽能與冷庫的結(jié)合提供了可能。由于太 陽能的間歇性影響，光伏組件的發(fā)電功率隨氣象參數(shù)動態(tài)變化，冷庫所需功率也隨著庫存 量的變化而發(fā)生變化，因此光伏與冷庫的功率匹配性差。對于離網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)，通過采用蓄電 池實(shí)現(xiàn)電力的儲存，但蓄電池存在著充放電效率低、使用壽命短、投資成本高的弊端，而并 網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)由于光伏發(fā)電功率的變化，對電網(wǎng)會產(chǎn)生波動，影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷 庫系統(tǒng)，W解決光伏和冷庫的匹配性問題，降低了系統(tǒng)蓄電池配置容量，降低了系統(tǒng)成本， 盡可能減少光伏發(fā)電對電網(wǎng)產(chǎn)生的波動，并給出了用戶最經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行策略。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系統(tǒng)，包括市電電網(wǎng)、光伏 電池板、控制電路、蓄電池、逆變電路、庫體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、冷庫，所述市電 電網(wǎng)與控制電路連接，蓄電池與控制電路連接，所述光伏電池板通過控制電路與逆變電路 連接，所述逆變電路與冷庫連接，所述冷庫包括庫體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)，所述 庫體、制冷系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)依次相連，所述控制系統(tǒng)分別與庫體、制冷系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)相連。
[0006] 該系統(tǒng)還包括負(fù)荷預(yù)測模塊及能源管理中屯、模塊，負(fù)荷預(yù)測模塊用于根據(jù)氣象局 的氣象數(shù)據(jù)，歷史負(fù)荷信息，冷庫儲存量，膽存的貨物種類，W及制冷溫度建立冷庫負(fù)荷預(yù) 測模型，并對冷庫未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測;所述能源管理中屯、模塊用于通過光伏發(fā)電功率與 冷庫預(yù)測負(fù)荷，W及光伏發(fā)電上網(wǎng)電價與市電價格的對比分析，W經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，做出 需求響應(yīng)，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制。
[0007]所述負(fù)荷預(yù)測模塊的負(fù)荷預(yù)測模型建立包括如下步驟： (1)確定冷庫負(fù)荷預(yù)測模型的輸入量和輸出量： 所述輸入量包括室外溫度、濕度、風(fēng)速、歷史負(fù)荷信息、冷庫儲存量、膽存的貨物種類和 制冷溫度； 所述輸出量選用預(yù)測日的所述預(yù)測模型的負(fù)荷為輸出量。
[000引（2)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及各層間的激勵函數(shù)： 所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為Ξ層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其輸入層節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸 入量，其輸出層節(jié)點(diǎn)的個數(shù)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸出量，其隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)下 述公式(1): I = 2n+ 1(1) 式中，/:為隱含層節(jié)點(diǎn)個數(shù)，W為輸入層節(jié)點(diǎn)個數(shù)； BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激勵函數(shù)采用雙曲正切S型激活函數(shù)，其輸出層采用線性激活函數(shù)。
[0009] (3)對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，如下述公式(2):
式中，為向一化后的目標(biāo)，:烏為輸入數(shù)據(jù)，與為^分別為馬，中的最大值和最 小值。
[0010] (4巧Ij用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練參數(shù)，開始訓(xùn)練，訓(xùn)練 完畢后，得出預(yù)測結(jié)果;所述的訓(xùn)練參數(shù)包括訓(xùn)練函數(shù)、訓(xùn)練次數(shù)和訓(xùn)練目標(biāo)。
[0011] 所述能源管理中屯、模塊的制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制的具體內(nèi)容如下：當(dāng)光伏發(fā)電 上網(wǎng)電價大于冷庫所接市電價格時，光伏發(fā)電全部并網(wǎng)，冷庫接市電；當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價 小于冷庫所接市電價格時，冷庫優(yōu)先使用光伏所發(fā)電量，不足時接市電，多余時供給蓄電 池。
[0012] 如下表所示；
當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價大于市電價格時，無論光伏發(fā)電功率與冷庫預(yù)測負(fù)荷關(guān)系如何， 采用模式1，即光伏發(fā)電全部并網(wǎng)，冷庫市電，經(jīng)濟(jì)性最好；當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價小于市電價 格時，如果光伏發(fā)電功率大于冷庫預(yù)測負(fù)荷，則采用模式2,即光伏發(fā)電供給冷庫，多余電能 給蓄電池充電；如果光伏發(fā)電功率小于冷庫預(yù)測負(fù)荷，則采用模式3,即冷庫優(yōu)先使用光伏 發(fā)電與蓄電池的電能，不足時接市電。
[0013] 本發(fā)明提供的有益效果是:本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電和冷庫的有效結(jié)合，通過負(fù)荷 預(yù)測，得到冷庫的用電需求，考慮峰谷電價，并制定經(jīng)濟(jì)型最優(yōu)的運(yùn)行策略，解決了光伏發(fā) 電與冷庫的匹配性問題，減少了光伏發(fā)電給電網(wǎng)帶來的波動，既能滿足用戶的需求又能實(shí) 現(xiàn)節(jié)能減排。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明連接示意圖； 圖2為本發(fā)明系統(tǒng)原理示意圖； 圖中：1、市電電網(wǎng)；2、光伏電池板；3、控制電路；4、蓄電池； 5、逆變電路；6、庫體；7、制冷系統(tǒng)；8、控制系統(tǒng);9、冷卻系統(tǒng)；10、冷庫。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作 進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0016] 如圖1所示，一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系統(tǒng)，包括 市電電網(wǎng)1、光伏電池板2、控制電路3、蓄電池4、逆變電路5、庫體6、制冷系統(tǒng)7、控制系統(tǒng)8、 冷卻系統(tǒng)9、冷庫10，所述市電電網(wǎng)1與控制電路3連接，蓄電池4與控制電路3連接，所述光伏 電池板2通過控制電路3與逆變電路5連接，所述逆變電路5與冷庫10連接，所述冷庫10包括 庫體6、制冷系統(tǒng)7、控制系統(tǒng)8、冷卻系統(tǒng)9，所述庫體6、制冷系統(tǒng)7、冷卻系統(tǒng)9依次相連，所 述控制系統(tǒng)8分別與庫體6、制冷系統(tǒng)7、冷卻系統(tǒng)9相連。
[0017] 如圖2所示，該系統(tǒng)還包括負(fù)荷預(yù)測模塊及能源管理中屯、模塊，負(fù)荷預(yù)測模塊用于 根據(jù)氣象局的氣象數(shù)據(jù)，歷史負(fù)荷信息，冷庫儲存量，膽存的貨物種類，W及制冷溫度建立 冷庫負(fù)荷預(yù)測模型，并對冷庫未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測;所述能源管理中屯、模塊用于通過光伏 發(fā)電功率與冷庫預(yù)測負(fù)荷，W及光伏發(fā)電上網(wǎng)電價與市電價格的對比分析，W經(jīng)濟(jì)性最優(yōu) 為目標(biāo)，做出需求響應(yīng)，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制。
[0018] 所述負(fù)荷預(yù)測模塊的負(fù)荷預(yù)測模型建立包括如下步驟：： (1)確定冷庫負(fù)荷預(yù)測模型的輸入量和輸出量： 所述輸入量包括室外溫度、濕度、風(fēng)速、歷史負(fù)荷信息、冷庫儲存量、膽存的貨物種類和 制冷溫度； 所述輸出量選用預(yù)測日的所述預(yù)測模型的負(fù)荷為輸出量。
[0019] (2)確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及各層間的激勵函數(shù)： 所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為Ξ層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其輸入層節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸 入量，其輸出層節(jié)點(diǎn)的個數(shù)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸出量，其隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)下 述公式(1): /;。細(xì)斗;1(1) 式中，/為隱含層節(jié)點(diǎn)個數(shù)，典為輸入層節(jié)點(diǎn)個數(shù)； BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激勵函數(shù)采用雙曲正切S型激活函數(shù)，其輸出層采用線性激活函數(shù)。
[0020] (3)對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，如下述公式(2):
式中，馬為歸一化后的目標(biāo)，:?為輸入數(shù)據(jù)，與馬^分別為:?中的最大值和最 小值。
[0021] (4)利用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練參數(shù)，開始訓(xùn)練，訓(xùn)練 完畢后，得出預(yù)測結(jié)果;所述的訓(xùn)練參數(shù)包括訓(xùn)練函數(shù)、訓(xùn)練次數(shù)和訓(xùn)練目標(biāo)。
[0022] 所述能源管理中屯、模塊的制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制的具體內(nèi)容如下：當(dāng)光伏發(fā)電 上網(wǎng)電價大于冷庫所接市電價格時，光伏發(fā)電全部并網(wǎng)，冷庫接市電；當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價 小于冷庫所接市電價格時，冷庫優(yōu)先使用光伏所發(fā)電量，不足時接市電，多余時供給蓄電 池。
[0023] 如下表所示：
當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價大于市電價格時，無論光伏發(fā)電功率與冷庫預(yù)測負(fù)荷關(guān)系如何， 采用模式1，即光伏發(fā)電全部并網(wǎng)，冷庫市電，經(jīng)濟(jì)性最好；當(dāng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價小于市電價 格時，如果光伏發(fā)電功率大于冷庫預(yù)測負(fù)荷，則采用模式2,即光伏發(fā)電供給冷庫，多余電能 給蓄電池充電；如果光伏發(fā)電功率小于冷庫預(yù)測負(fù)荷，則采用模式3,即冷庫優(yōu)先使用光伏 發(fā)電與蓄電池的電能，不足時接市電。
[0024] W上的描述和記載僅僅是距離而不是為了限制本發(fā)明的公開內(nèi)容、應(yīng)用和使用。 雖然已經(jīng)在實(shí)例中描述過并且在附圖中描述了實(shí)施例，但本發(fā)明不限制由附圖示例和在實(shí) 施例中描述的作為目前認(rèn)為最佳模式W實(shí)施本發(fā)明的教導(dǎo)的特定例子，本發(fā)明的范圍將包 括落入前面的說明書和所附的權(quán)利要求的任何實(shí)施例。
【主權(quán)項】
1. 一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系統(tǒng)，其特征在于，包括 市電電網(wǎng)、光伏電池板、控制電路、蓄電池、逆變電路、庫體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、 冷庫，所述市電電網(wǎng)與控制電路連接，蓄電池與控制電路連接，所述光伏電池板通過控制電 路與逆變電路連接，所述逆變電路與冷庫連接，所述冷庫包括庫體、制冷系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、冷 卻系統(tǒng)，所述庫體、制冷系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)依次相連，所述控制系統(tǒng)分別與庫體、制冷系統(tǒng)、冷 卻系統(tǒng)相連。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系 統(tǒng)，其特征在于，還包括負(fù)荷預(yù)測模塊及能源管理中心模塊，負(fù)荷預(yù)測模塊用于根據(jù)氣象局 的氣象數(shù)據(jù)，歷史負(fù)荷信息，冷庫儲存量，貯存的貨物種類，以及制冷溫度建立冷庫負(fù)荷預(yù) 測模型，并對冷庫未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測;所述能源管理中心模塊用于通過光伏發(fā)電功率與 冷庫預(yù)測負(fù)荷，以及光伏發(fā)電上網(wǎng)電價與市電價格的對比分析，以經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)為目標(biāo)，做出 需求響應(yīng)，制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系 統(tǒng)，其特征在于，所述負(fù)荷預(yù)測模塊的負(fù)荷預(yù)測模型建立包括如下步驟： (1) 確定冷庫負(fù)荷預(yù)測模型的輸入量和輸出量： 所述輸入量包括室外溫度、濕度、風(fēng)速、歷史負(fù)荷信息、冷庫儲存量、貯存的貨物種類和 制冷溫度； 所述輸出量選用預(yù)測日的所述預(yù)測模型的負(fù)荷為輸出量； (2) 確定BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)及各層間的激勵函數(shù)： 所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)為三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，其輸入層節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸 入量，其輸出層節(jié)點(diǎn)的個數(shù)對應(yīng)于所述預(yù)測模型的輸出量，其隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)的確定根據(jù)下 述公式(1): I =ln+ 1(1) 式中，/為隱含層節(jié)點(diǎn)個數(shù)，《為輸入層節(jié)點(diǎn)個數(shù)； BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激勵函數(shù)采用雙曲正切S型激活函數(shù)，其輸出層采用線性激活函數(shù)； (3) 對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，如下述公式(2):式中，七為歸一化后的目標(biāo)，4為輸入數(shù)據(jù)，與分別為中的最大值和最 小值； (4) 利用MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，確定訓(xùn)練參數(shù)，開始訓(xùn)練，訓(xùn)練完畢 后，得出預(yù)測結(jié)果;所述的訓(xùn)練參數(shù)包括訓(xùn)練函數(shù)、訓(xùn)練次數(shù)和訓(xùn)練目標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測與需求響應(yīng)控制的光伏冷庫系 統(tǒng)，其特征在于，所述能源管理中心模塊的制定運(yùn)行策略并進(jìn)行控制的具體內(nèi)容如下：當(dāng)光 伏發(fā)電上網(wǎng)電價大于冷庫所接市電價格時，光伏發(fā)電全部并網(wǎng)，冷庫接市電；當(dāng)光伏發(fā)電上 網(wǎng)電價小于冷庫所接市電價格時，冷庫優(yōu)先使用光伏所發(fā)電量，不足時接市電，多余時供給 蓄電池。
【文檔編號】G06Q50/06GK105928292SQ201610245868
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月20日
【發(fā)明人】趙軍, 蘇鵬偉, 王甫, 許金虎, 孫思尚
【申請人】山東三九制冷設(shè)備有限公司