一種高校云能源智能控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種控制方法，具體設(shè)及一種高校云能源智能控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 與傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)、消費(fèi)模式相比，校園云能源系統(tǒng)為分布式能源系統(tǒng)，受外界氣 候、天氣等因素的影響較大，因此分布式能源生產(chǎn)的產(chǎn)能難W控制。如果不能保證能源生產(chǎn) 與能源需求之間平衡，可能會(huì)造成校園能源系統(tǒng)的運(yùn)行混亂，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。目前對(duì)能 源控制系統(tǒng)的控制方法多是基于離線優(yōu)化或靜態(tài)優(yōu)化，其原因在于能源網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性、復(fù) 雜性的特點(diǎn)，難W建立合理的數(shù)學(xué)模型，而能源消費(fèi)環(huán)節(jié)被動(dòng)消費(fèi)能源，與能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)脫 離，造成了能源系統(tǒng)效率低下、能源浪費(fèi)等現(xiàn)象。而能源消費(fèi)端的不斷智能化W及能源生產(chǎn) 端的不斷分散化，造成能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性，基于模型的靜態(tài)優(yōu)化控制已經(jīng)不適應(yīng)當(dāng)前能 源系統(tǒng)。因此實(shí)時(shí)有效的實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)供需自適應(yīng)優(yōu)化匹配與調(diào)控是能源系統(tǒng)發(fā)展必須要 克服的瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高校云能源智能控制方法，智能管控平臺(tái)利用物 聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等技術(shù)，進(jìn)行能源消耗及能源生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，利用能源數(shù)據(jù)分 析實(shí)現(xiàn)W能源消耗指導(dǎo)能源生產(chǎn)及能源傳輸?shù)哪茉垂┙o模式，達(dá)到校園能源系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn) 行的目的。為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案:一種高校云能源智能控制方法，包括 如下步驟：
[0004] 步驟一、建立校園能源生產(chǎn)單位，生產(chǎn)的能源輸入分散在校園內(nèi)的能源池；
[0005] 步驟二、能源生產(chǎn)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源生產(chǎn)單位的產(chǎn)能、運(yùn)行 狀態(tài)、當(dāng)前生產(chǎn)情況、就近能源池狀態(tài)；
[0006] 步驟Ξ、能源消費(fèi)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源消費(fèi)單位用能特征，包 括用能單位的用能峰谷值、當(dāng)前用能狀態(tài)、未來(lái)一段時(shí)間用能預(yù)測(cè)值；
[0007] 步驟四、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)智能模塊及能源消費(fèi)智能模塊在步驟 二、步驟Ξ中傳送的參數(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保因素，利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法得 出能源生產(chǎn)的控制模型；
[000引步驟五、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)的控制模型向能源生產(chǎn)智能模塊發(fā)送控 制命令；
[0009] 步驟六、能源生產(chǎn)智能模塊根據(jù)能源調(diào)度智能模塊的控制命令，調(diào)整能源生產(chǎn)設(shè) 備及能源池的輸出，并將調(diào)整信息回傳到能源調(diào)度智能模塊。
[0010] 根據(jù)云能源系統(tǒng)為多輸入多輸出(ΜΙΜΟ)嚴(yán)格反饋非線性系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了一種 基于RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和backste卵ing方法的一種自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法，此方法保證了閉 環(huán)系統(tǒng)一致性、有界性和實(shí)時(shí)跟蹤性。
[0011] 本控制方法的特點(diǎn):具有一般性不僅考慮了能源消費(fèi)特征、天氣、氣候等自然因素 的影響，也考慮了產(chǎn)能設(shè)備工況、能源池的容量等內(nèi)部影響因素。
[0012] 所述的能源生產(chǎn)智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、電網(wǎng)的電能質(zhì)量自動(dòng)調(diào) 整能源生產(chǎn)設(shè)備的開(kāi)啟及輸出。
[0013] 所述的能源消費(fèi)智能模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、能源生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行 狀態(tài)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集、遠(yuǎn)傳、存儲(chǔ)、分析功能。
[0014] 所述的能源調(diào)度智能模塊是高校云能源智能控制系統(tǒng)的核屯、，調(diào)度各個(gè)能源生產(chǎn) 單位的能源池的能量W及各個(gè)能源消費(fèi)智能模塊的能源輸出調(diào)配，達(dá)到能源池的全局優(yōu)化 配置。
[0015] 能源調(diào)度智能模塊根據(jù)自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制算法，得到各個(gè)能源生產(chǎn)設(shè)備的產(chǎn)能 目標(biāo)及計(jì)劃的控制模型，并發(fā)送到能源生產(chǎn)智能塊控制產(chǎn)能設(shè)備的運(yùn)行。
[0016] 能源生產(chǎn)智能模塊、能源消費(fèi)智能模塊、能源調(diào)度智能模塊相互配合完成云能源 系統(tǒng)的最優(yōu)控制目標(biāo)。
[0017] 步驟四中所述的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控審巧法包括如下步驟：
[0018] 步驟一、建立校園云能源ΜΙΜΟ非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型；
[0019] 適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法將能源消耗系統(tǒng)的能耗總量、能耗波峰、能耗預(yù)測(cè)、突發(fā)因 素，單個(gè)耗能設(shè)備的能耗量、能耗波峰、能耗預(yù)測(cè)、突發(fā)因素，天氣、氣溫、重大活動(dòng)等外部干 擾，能源生產(chǎn)系統(tǒng)的設(shè)備工況、能源池容量、能源池儲(chǔ)能等參數(shù)輸入能源調(diào)度控制器。
[0020] 步驟二、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)；
[0021] 步驟Ξ、對(duì)第一個(gè)子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)，得出第一個(gè)子系統(tǒng)的期望控制 信號(hào)；
[0022] 步驟四、利用與步驟Ξ相同的算法依次對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算各個(gè)子系統(tǒng)的期 望控制信號(hào)；
[0023] 步驟五、對(duì)系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，即系統(tǒng)期望控制信號(hào)的逼近誤差收斂到 一個(gè)原點(diǎn)小的范圍內(nèi)。
[0024] 本發(fā)明利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法實(shí)現(xiàn)高校能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)的智能交互， 提出了能源消耗供需優(yōu)化匹配和調(diào)控方式的新方法。高校云能源智能管控平臺(tái)主要是利用 物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等技術(shù)，進(jìn)行能源消耗及能源生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，利用能源數(shù)據(jù) 分析實(shí)現(xiàn)W能源消耗指導(dǎo)能源生產(chǎn)及能源傳輸?shù)哪茉垂┙o模式，達(dá)到校園能源系統(tǒng)的閉環(huán) 運(yùn)行的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 一種高校云能源智能控制方法，其特征在于包括如下步驟：
[0026] 步驟一、建立校園能源生產(chǎn)單位，生產(chǎn)的能源輸入分散在校園內(nèi)的能源池；
[0027] 步驟二、能源生產(chǎn)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源生產(chǎn)單位的產(chǎn)能、運(yùn)行 狀態(tài)、當(dāng)前生產(chǎn)情況、就近能源池狀態(tài);所述的能源生產(chǎn)智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行 狀態(tài)、電網(wǎng)的電能質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整能源生產(chǎn)設(shè)備的開(kāi)啟及輸出；
[0028] 步驟Ξ、能源消費(fèi)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源消費(fèi)單位用能特征，包 括用能單位的用能峰谷值、當(dāng)前用能狀態(tài)、未來(lái)一段時(shí)間用能預(yù)測(cè)值;所述的能源消費(fèi)智能 模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、能源生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù) 的采集、遠(yuǎn)傳、存儲(chǔ)、分析功能；
[0029] 步驟四、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)智能模塊及能源消費(fèi)智能模塊在步驟 二、步驟Ξ中傳送的參數(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保因素，利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法得 出能源生產(chǎn)的控制模型;所述的能源調(diào)度智能模塊是高校云能源智能控制系統(tǒng)的核屯、，調(diào) 度各個(gè)能源生產(chǎn)單位的能源池的能量W及各個(gè)能源消費(fèi)智能模塊的能源輸出調(diào)配，達(dá)到能 源池的全局優(yōu)化配置；
[0030] 步驟五、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)的控制模型向能源生產(chǎn)智能模塊發(fā)送控 制命令；
[0031] 步驟六、能源生產(chǎn)智能模塊根據(jù)能源調(diào)度智能模塊的控制命令，調(diào)整能源生產(chǎn)設(shè) 備及能源池的輸出，并將調(diào)整信息回傳到能源調(diào)度智能模塊。
[0032] 步驟四中所述的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法包括如下步驟：
[0033] 步驟一、建立校園云能源ΜΙΜΟ非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型；
[0034]
[0035] 其中 j = 1,2, . . .m-1, i = 1,2, ? .......技孩巧 ' UiER'yiER，分 別是校園云能源ΜΙΜΟ非線性系統(tǒng)的第i個(gè)子系統(tǒng)的狀態(tài)向量、控制輸入和系統(tǒng)輸出。 荀?較.….….'釋；，，專?！膟)。切，11。，邑。是未知的光滑非線性函數(shù)。"。為外界干擾因 素。
[0036] 步驟二、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)；
[0040] 其中是未知參數(shù)θυ的誤差估計(jì)。
[0041] 步驟Ξ、對(duì)第一個(gè)子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)，得出第一個(gè)子系統(tǒng)的期望控制 信號(hào)；
[0042] 通過(guò)動(dòng)態(tài)模型獲得第一個(gè)子系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型：
[0043]
[0044] 利用backstepping設(shè)計(jì)子系統(tǒng)控制器，首先導(dǎo)出期望的虛擬控制和鎮(zhèn)定控制，隨 后應(yīng)用RB巧巾經(jīng)網(wǎng)絡(luò)j = 1，2……m)來(lái)逼近未知的期望模擬控制信號(hào)壤||竣^：|。
[0045] 選擇Lyapunov函數(shù)文
[0046] 通過(guò)計(jì)算得到預(yù)期模擬控制信號(hào)：
庚中διι(ζιι) 是逼近誤差。
[0047] 依次可W得出第一個(gè)子系統(tǒng)的期望控制信號(hào)〇;/sy)，j = l，2……m。
[004引應(yīng)用二次型Lyapunov函數(shù)替代積分型Lyapunov函數(shù)，避免了繁瑣計(jì)算。自適應(yīng)參 數(shù)個(gè)數(shù)不依賴于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)和系統(tǒng)的狀態(tài)變量個(gè)數(shù)，有效降低計(jì)算量。
[0049] 步驟四、利用與步驟Ξ相同的算法依次對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算各個(gè)子系統(tǒng)的期 望控制信號(hào)鑛輕證i;
[0050] 步驟五、對(duì)系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，即系統(tǒng)期望控制信號(hào)的逼近誤差收斂到 一個(gè)原點(diǎn)小的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高校云能源智能控制方法，其特征在于包括如下步驟： 步驟一、建立校園能源生產(chǎn)單位，生產(chǎn)的能源輸入分散在校園內(nèi)的能源池； 步驟二、能源生產(chǎn)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源生產(chǎn)單位的產(chǎn)能、運(yùn)行狀態(tài)、 當(dāng)前生產(chǎn)情況、就近能源池狀態(tài)； 步驟三、能源消費(fèi)智能模塊向能源調(diào)度智能模塊傳送能源消費(fèi)單位用能特征，包括用 能單位的用能峰谷值、當(dāng)前用能狀態(tài)、未來(lái)一段時(shí)間用能預(yù)測(cè)值； 步驟四、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)智能模塊及能源消費(fèi)智能模塊在步驟二、步 驟三中傳送的參數(shù)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保因素，利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法得出能 源生產(chǎn)的控制模型； 步驟五、能源調(diào)度智能模塊根據(jù)能源生產(chǎn)的控制模型向能源生產(chǎn)智能模塊發(fā)送控制命 令； 步驟六、能源生產(chǎn)智能模塊根據(jù)能源調(diào)度智能模塊的控制命令，調(diào)整能源生產(chǎn)設(shè)備及 能源池的輸出，并將調(diào)整信息回傳到能源調(diào)度智能模塊。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高校云能源智能控制方法，其特征在于:所述的能源生產(chǎn)智能 模塊根據(jù)能源生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、電網(wǎng)的電能質(zhì)量自動(dòng)調(diào)整能源生產(chǎn)設(shè)備的開(kāi)啟及輸 出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高校云能源智能控制方法，其特征在于:所述的能源消費(fèi)智能 模塊利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)數(shù)據(jù)、能源生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)電能質(zhì)量數(shù)據(jù) 的采集、遠(yuǎn)傳、存儲(chǔ)、分析功能。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高校云能源智能控制方法，其特征在于:所述的能源調(diào)度智能 模塊是高校云能源智能控制系統(tǒng)的核心，調(diào)度各個(gè)能源生產(chǎn)單位的能源池的能量以及各個(gè) 能源消費(fèi)智能模塊的能源輸出調(diào)配，達(dá)到能源池的全局優(yōu)化配置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高校云能源智能控制方法，其特征在于:步驟四中所述的自適 應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法包括如下步驟： 步驟一、建立校園云能源MMO非線性系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型； 步驟二、自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的設(shè)計(jì)； 步驟三、對(duì)第一個(gè)子系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)，得出第一個(gè)子系統(tǒng)的期望控制信號(hào)； 步驟四、利用與步驟三相同的算法依次對(duì)各個(gè)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)，計(jì)算各個(gè)子系統(tǒng)的期望控 制信號(hào)； 步驟五、對(duì)系統(tǒng)的控制穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估，即系統(tǒng)期望控制信號(hào)的逼近誤差收斂到一個(gè) 原點(diǎn)小的范圍內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高校云能源智能控制方法，本發(fā)明利用自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制方法實(shí)現(xiàn)高校能源生產(chǎn)與能源消費(fèi)的智能交互，提出了能源消耗供需優(yōu)化匹配和調(diào)控方式的新方法。高校云能源智能管控平臺(tái)主要是利用物聯(lián)網(wǎng)、自動(dòng)控制等技術(shù)，進(jìn)行能源消耗及能源生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析，利用能源數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)以能源消耗指導(dǎo)能源生產(chǎn)及能源傳輸?shù)哪茉垂┙o模式，達(dá)到校園能源系統(tǒng)的閉環(huán)運(yùn)行的目的。
【IPC分類】G06Q50/20, G06Q10/06, G06Q50/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105631601
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610012582
【發(fā)明人】盧洪剛
【申請(qǐng)人】盧洪剛
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年1月8日