[發(fā)明專(zhuān)利]基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)電采暖設(shè)備調(diào)節(jié)能力評(píng)估方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811266381.2
• 申請(qǐng)日: 2018-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109583696B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉嘯天;張利偉;張景標(biāo);穆鋼;嚴(yán)干貴;劉勁松;韓月;劉芮彤;楊瀅璇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東北電力大學(xué);國(guó)網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G06Q10/06
• 分類(lèi)號(hào): G06Q10/06;G06Q50/06;G06N3/08
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專(zhuān)利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林;臧廣維

1.一種基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的單個(gè)電采暖設(shè)備調(diào)節(jié)能力評(píng)估方法，其特征是：過(guò)程如下：

1)建立單個(gè)電采暖設(shè)備的ETP模型；

①建立單個(gè)電采暖設(shè)備的物理模型

通過(guò)等效熱容與等效熱阻建立等效熱容、等效熱阻與環(huán)境溫度、能效比、時(shí)間之間的關(guān)系，用于居民或小型商業(yè)建筑的冷/熱負(fù)荷建模；

②根據(jù)步驟⑴建立的單個(gè)電采暖設(shè)備的物理模型構(gòu)建單個(gè)電采暖設(shè)備的一階ETP模型：

當(dāng)S＝0時(shí)，表示為電采暖設(shè)備關(guān)斷，則下式成立：

當(dāng)S＝1時(shí)，表示為電采暖設(shè)備開(kāi)啟，則下式成立：

式(1)中：T_i^t表示為t時(shí)刻的室內(nèi)溫度；表示為t+1時(shí)刻的室外環(huán)境溫度；C表示為電采暖設(shè)備-建筑系統(tǒng)的等效熱容；R表示為電采暖設(shè)備-建筑系統(tǒng)的等效熱阻；Q表示為電采暖設(shè)備的制熱功率，制熱功率與電采暖設(shè)備的用電功率滿(mǎn)足一定的比例關(guān)系，即Q＝ηP；η是電采暖設(shè)備能效比；S表示為電采暖設(shè)備的啟停狀態(tài)，0表示為電采暖設(shè)備關(guān)閉，1表示為電采暖設(shè)備開(kāi)啟；t表示為仿真時(shí)間；△t表示為仿真時(shí)間步長(zhǎng)，即電采暖設(shè)備響應(yīng)時(shí)間；

2)將采集參量數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)；

3)對(duì)采集的參量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

①確定電采暖設(shè)備的功率并設(shè)置采樣時(shí)間間隔后進(jìn)行采樣，應(yīng)用三次樣條插值的方法對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行插條預(yù)處理，插值原則是：當(dāng)采集的原始數(shù)據(jù)采樣周期△T大于最低采樣周期△T_min，進(jìn)行插值提高時(shí)間分辨率；當(dāng)采集的原始數(shù)據(jù)采樣周期△T小于等于最低采樣周期△T_min，保存現(xiàn)有的采樣周期；

②為了降低短時(shí)間尺度上室外溫度的波動(dòng)性，體現(xiàn)較短時(shí)間段內(nèi)室外溫度的整體趨勢(shì)，對(duì)室外溫度進(jìn)行短時(shí)間尺度上的平均值處理，具體步驟如下：

a)統(tǒng)計(jì)電采暖設(shè)備實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)每個(gè)升、降溫周期內(nèi)其升溫過(guò)程響應(yīng)時(shí)間τ_on(i)、降溫過(guò)程響應(yīng)時(shí)間τ_off(i)，i＝1,2,3...；確定其響應(yīng)時(shí)間的最大值，即：若τ_{on max}τ_{off max}，則τ'＝τ_{on max}，若τ_{on max}≤τ_{off max}，則τ'＝τ_{off max}，式中τ'表示為電采暖設(shè)備最長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間；τ_{on max}為升溫過(guò)程響應(yīng)時(shí)間最大值；τ_{off max}為降溫過(guò)程響應(yīng)時(shí)間最大值；

b)由步驟a)確定K時(shí)刻及其之后短時(shí)間尺度上的室外溫度可用[K,K+τ']時(shí)間區(qū)間內(nèi)的平均溫度表示，表示公式為式(3)：

式中，表示為K時(shí)刻后τ'時(shí)間內(nèi)的室外平均溫度，T_o表示為室外溫度；n為時(shí)刻；

4)采用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)單個(gè)電采暖設(shè)備進(jìn)行調(diào)節(jié)能力評(píng)估；

①設(shè)備可調(diào)節(jié)能力指標(biāo)及評(píng)估精度指標(biāo)

用進(jìn)行功率調(diào)節(jié)時(shí)段所能調(diào)控的電量W_control作為表征設(shè)備可調(diào)能力指標(biāo)，用電采暖設(shè)備功率P及響應(yīng)時(shí)間△t根據(jù)能量公式計(jì)算，表示公式為：

用其絕對(duì)誤差最大值max|△|、平均絕對(duì)誤差MAE、相對(duì)百分誤差絕對(duì)值的平均值MAPE作為判斷評(píng)估精度的指標(biāo)，表示公式為：

式中，m為樣本量，為預(yù)測(cè)值，x為真實(shí)值；

②確定模型輸入、輸出參量

基于單個(gè)電采暖設(shè)備的一階ETP模型確定模型輸入?yún)⒘繛椋篕時(shí)刻當(dāng)前室內(nèi)溫度T_i^k、下一刻室內(nèi)溫度T_i^k+1、K時(shí)刻后τ'時(shí)間內(nèi)的室外平均溫度電采暖設(shè)備的啟停狀態(tài)s、電采暖設(shè)備功率P；模型輸出參量為：電采暖設(shè)備響應(yīng)時(shí)間△t；

③對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練

RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)需確定均方誤差目標(biāo)(Mean Squared Error Goal)及徑向基函數(shù)擴(kuò)展速度(SPREAD)，將采集的原始數(shù)據(jù)分為升溫過(guò)程及降溫過(guò)程兩部分；升溫過(guò)程又劃分為訓(xùn)練樣本A1組數(shù)據(jù)，測(cè)試樣本B1組數(shù)據(jù)；降溫過(guò)程劃分為訓(xùn)練樣本A2組數(shù)據(jù)，測(cè)試樣本B2組數(shù)據(jù)；利用所確定的訓(xùn)練樣本A1、A2組數(shù)據(jù)對(duì)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練；

④將測(cè)試樣本B1、B2組數(shù)據(jù)分別導(dǎo)入經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，預(yù)測(cè)響應(yīng)時(shí)間△t，根據(jù)公式(4)評(píng)估調(diào)節(jié)能力，根據(jù)公式(5)、(6)和(7)判斷評(píng)估精度；

5)輸出評(píng)估結(jié)果。