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专利号: 2023104032621
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于大数据的智能调控混合储能电力系统,其特征在于,包括大数据采集模块、VMD‑FSA‑KELM预测模块、储能管理模块、混合储能模块、AMR智能计量器、电网;

所述大数据采集模块采集历史负荷数据以及历史电力价格数据;

所述VMD‑FSA‑KELM预测模块包括负载子预测模块和电价子预测模块;负载子预测模块基于历史负荷数据得到负载预测结果;电价子预测模块基于历史电力价格数据得到电价预测结果;

所述储能管理模块包括控制系统、PCS储能变流器、BMS;PCS储能变流器是储能管理模块与外界进行能量交换的装置;控制系统通过控制策略控制PCS储能变流器来控制混合储能模块充放电情况;BMS用来防止电池出现过充电和过放电,延长电池的使用寿命,监控电池的状态,负责监测储能模块的健康状况;

所述混合储能模块进行电能的存储及释放,包括锂电池模块和超级电容模块;

所述AMR智能计量器实时测量负载端的功率、混合储能模块容量;

所述负载子预测模块的预测过程如下:

S1:输入历史负荷数据并将负载实时的负荷数据作为历史数据,进行数据预处理;

S2:提取电力负荷数据的各模态分量和一个残差分量;

S3:将每个分量归一化后划分为训练数据集和测试数据集;

S4:将训练数据集作为输入x带入到KELM预测模型进行训练,确定第j个隐藏层节点的输出,输出预测负载所需的电能;

S5:确定KELM预测模型隐藏层的输出H(x):H(x)=[h1(x),h2(x),…,hL(x)]S6:当信号通过隐藏层进入输出层时,引入核函数代替h(x),记KELM预测模型的输出为表达公式如下所示:T +

式中Ω=HH,h(x)=H为隐含层的输出矩阵,H为矩阵H的广义逆矩阵,K(xi,xj)为高斯核函数,表示为:其中,ψ为核函数,C为惩罚系数;

S7:求解输出最小误差,通过平均绝对百分比求解方程进而寻找最小训练误差,求解的目标函数如下所示:式中:ξ表示训练误差,Num为样本总数,y*、x*为负载的实测值和预测值;

S8:采用FSA算法对KELM模型中的核函数以及惩罚系数进行优化;

所述S8实现过程如下:

S81:初始化种群:将种群数量设置为P,每个种群都对应一组核函数和惩罚系数值,最大迭代次数为IterMax,第一部分迁移的火烈鸟比例为MPb;

S82:找到每个火烈鸟的核函数和惩罚系数的适应度,并根据火烈鸟个体的适应度值对火烈鸟种群进行排序;低适应度的前火烈鸟MPb和高适应度的前火烈鸟MPt被视为迁徙火烈鸟,而其他火烈鸟被视为觅食火烈鸟,迭代公式如下式:MPr=rand[0,1]×P×(1‑MPb)其中,MPr为第r次迭代的数量;

S83:更新迁徙火烈鸟和觅食火烈鸟位置,即核函数和惩罚系数的值;

S84:检查是否有超出边界的火烈鸟,最大范围公式定义为:Lmax=|G1×xbj+ε×xij|

其中,Lmax表示最大范围,ε表示[‑1,1]的随机数;

S85:如果达到最大迭代次数,则转至S86;否则,转至S81;

S86:输出最优核函数和惩罚系数的值;

所述控制策略为:

通过VMD‑FSA‑KELM预测模块得到预测负载数据Ppre,预测电价数据Mec,记当地的平均电价 利用AMR智能计量器混合储能模块的剩余容量为Chess;

根据负载及电价情况执行放电或充电环节策略:当Ppre>Chess时,混合储能模块放电同时电网供电;

当Ppre≤Chess时,混合储能模块放电,电网不动作;

当 时,电网仅给超级电容模块充电;

当 时,电网给混合储能模块充电。

2.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能调控混合储能电力系统,其特征在于,步骤S1所述数据预处理是对数据进行Hilbert变换,变换公式如下:其中,uk为模态分量x为负荷数据序数,k为模态分量数,α为二次惩罚因子,δ(t)为狄拉克函数,wk为频率。

3.根据权利要求1所述的一种基于大数据的智能调控混合储能电力系统,其特征在于,所述步骤S83实现过程如下:其中, 表示第t、(t+1)次迭代中第i只火烈鸟在种群第j维中的位置, 在t迭代中种群中具有最佳适应度的火烈鸟的第j维位置;G2和G1遵循标准正态分布的随机数,范围是[‑1,1];ε1、ε2是个[‑1,1]的随机数;K是一个随机数,遵循卡方分布,它被用来增加火烈鸟觅食范围的大小,模拟自然界中个体选择的机会,提高其全局择优能力;

其中,ω=N(0,n)是一个具有n个自由度的高斯随机数。