利索能及
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专利号: 2025106379255
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-01-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,包括以下步骤:

采集能源使用设备的运行参数,所述参数包含电流波形特征、表面温度分布及介质流量变化;

分析所述运行参数的时序变化规律,提取与设备老化相关的特征指标;

根据所述特征指标建立能耗预测修正模型,动态调整能源使用设备的理论能耗计算值;

将修正后的理论能耗计算值输入能源分配优化模型,生成能源网络的负荷分配指令;

执行负荷分配指令后,对比实际能耗与修正理论值的偏差,更新能耗预测修正模型的参数权重;

所述特征指标的提取方法包括:

对电流谐波比例数据进行滑动窗口处理,计算窗口期内最大值与均值的差值,生成导体氧化速率指标;根据高温区域扩展速率与负载率的偏离程度,建立散热效率衰减系数;统计介质流量波动次数在设备运行不同阶段的分布密度,生成阀门响应延迟指数;将三项指标分别与设备出厂参数对比,计算当前老化程度相对于初始状态的偏移量;根据偏移量大小将老化阶段划分为平稳期、加速期和临界期;

所述能耗预测修正模型的工作过程包括:

在设备理论能耗计算式中增加老化修正项,所述修正项由导体氧化速率指标、散热效率衰减系数及阀门响应延迟指数加权计算获得;对处于平稳期老化的设备,修正项采用线性补偿模式,按每小时老化偏移量的平均值调整能耗基数;

对加速期老化的设备,采用指数补偿模式,根据最近单位时间内的老化指标的上升斜率动态放大修正幅度;

对临界期老化的设备,引入二次补偿因子,在修正能耗基数的同时增加安全冗余量;每次修正后记录实际能耗数据与预测值的偏差,用于更新权重系数;

所述负荷分配指令的生成过程包括:

根据修正后的设备能耗值重新计算能源网络的负载分布,优先降低老化加速期设备的分配权重;对同一功能单元内的多台设备,按老化阶段差异重新分配任务比例,使新投入设备的负荷占比提高设定百分比;对因老化导致能耗修正值突变的设备,标记为老化突变设备,在其上下游节点间插入缓冲负荷区,平滑负荷分配曲线的陡变梯度;生成指令时校验关联设备的响应延迟参数,调整指令下发时间参数以实现多设备协同操作;指令执行后立即启动能耗追踪模式,记录首个完整运行周期的实际数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,所述运行参数的采集与处理过程包括:对电流波形进行谐波分量分解,提取三次及以上谐波能量总和占基波能量的比例,当比例值连续三个采样周期超过设备新投入运行时基准值的设定倍数时,标记为导体接触老化特征;

根据设备表面温度分布数据划分监测区域,将超过动态温度阈值的区域标记为高温区域,计算高温区域面积扩展速率,当扩展速率与设备负载率变化方向相反时,判定散热性能退化;在介质流量数据中提取单位时间内流量波动次数,当波动频率与设备运行时长呈正相关时,识别为阀门调节机构磨损特征;将电流谐波比例、高温区域扩展速率、流量波动次数按时间戳对齐后生成设备老化状态矩阵。

3.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,所述二次补偿因子的计算方法包括:获取设备当前老化阶段的所有特征指标历史数据,计算最近一小时内指标值的方差与均值之比;当比值超过设备类型对应的安全阈值时,在基础修正量上叠加与方差值成正比的补偿分量;对涉及多能源耦合的设备,增加跨系统影响评估项,计算其老化导致的附加能耗对其他能源网络的传导量;将补偿分量与传导量之和作为二次补偿因子输入修正模型;

在设备进入维护周期后,重置补偿因子并重新校准基础参数。

4.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,所述缓冲负荷区的设置方法包括:在能源网络拓扑中选定与老化突变设备直接相连的两个节点作为缓冲边界;计算边界节点的最大可调节负荷容量,按预设比例划分为多个缓冲阶梯;当检测到老化突变设备负荷突变时,按突变幅度逐级启用缓冲阶梯吸收冲击;每个缓冲阶梯启用后,监测相邻节点的稳定性指标,若波动幅度超过安全值则激活下一阶梯;突变结束后按反向顺序逐步释放缓冲负荷,释放速率与设备老化程度负相关;缓冲操作完成后生成负荷冲击分析报告,用于优化后续缓冲阶梯的划分策略。

5.根据权利要求1所述的一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,所述偏差对比与模型更新过程包括:将实际能耗数据按设备分类整理,扣除环境温度波动带来的基础能耗变化量后,计算与修正预测值的绝对差值;对差值超过设定阈值的设备,回溯其老化特征指标的提取过程,验证数据采集节点的时间对齐精度;确认数据有效性后,按差值方向调整修正模型权重:当实际能耗持续高于预测值时,增加导体氧化指标的权重系数;当实际能耗持续低于预测值时,提升散热效率衰减系数的补偿强度;每次权重更新后重新计算前三天的历史数据拟合度,保留拟合度提升的更新方案。

6.根据权利要求5所述的一种基于负荷预测的综合能源系统运行管理方法,其特征在于,扣除环境温度波动带来的基础能耗变化量具体包括:在设备周边布置温度传感器阵列,采集不同高度层的实时温度数据;建立设备外壳温度与环境温度的传导模型,计算温度变化对基础能耗的影响系数;根据设备类型选择补偿算法:对温度敏感型设备采用滑动平均法消除短期波动影响,对热惯性设备采用滞后差分法分离长期趋势项;将补偿后的基础能耗变化量转换为等效负荷值,从实际能耗数据中扣除该值得到净能耗偏差;当环境温度传感器故障时,启用基于历史同期的温度数据模拟补偿量。