本發(fā)明涉及儲能，特別是涉及一種基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法。

背景技術(shù)：

1、高海拔高寒地區(qū)的氣候特點是晝夜溫差大、冬季氣溫極低，極端天氣容易對室內(nèi)環(huán)境造成影響。因此，傳統(tǒng)的溫控系統(tǒng)在這種地區(qū)往往面臨著能效低、響應(yīng)慢、溫度波動大等問題。為了提高溫控系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精準度，需要結(jié)合現(xiàn)代人工智能技術(shù)進行智能預(yù)測與調(diào)控。

2、隨著高寒地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的不斷發(fā)展，尤其是對于儲存設(shè)備的溫控要求越來越高。尤其在高海拔地區(qū)，溫度控制尤為重要。

3、目前，現(xiàn)有的溫控技術(shù)在應(yīng)對復(fù)雜、高寒環(huán)境中的溫度變化時仍存在諸多缺陷。傳統(tǒng)溫控系統(tǒng)缺乏足夠的自適應(yīng)性，無法有效應(yīng)對外部環(huán)境的突發(fā)變化，導(dǎo)致溫控精度不高且響應(yīng)速度較慢。同時，這些系統(tǒng)往往沒有考慮多維度的環(huán)境因素，使得溫度調(diào)節(jié)存在不穩(wěn)定性和低效性。此外，傳統(tǒng)控制方法能源消耗大，缺乏對能效的優(yōu)化，導(dǎo)致在高寒地區(qū)的能源浪費問題較為嚴重。再者，現(xiàn)有技術(shù)在故障診斷、長期預(yù)測及優(yōu)化能力上也存在不足，難以滿足高寒地區(qū)對溫控系統(tǒng)高可靠性和持續(xù)性運行的需求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，通過控制率模型的優(yōu)化控制，能夠根據(jù)外部環(huán)境和內(nèi)外溫度差異自動調(diào)整加熱或冷卻功率，確保室內(nèi)溫度在最佳范圍內(nèi)，同時有效減少能源的浪費。

2、一種基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其包括：

3、構(gòu)建長短期記憶網(wǎng)絡(luò)lstm，對所述lstm進行訓(xùn)練，得到訓(xùn)練好的所述lstm；

4、獲取當(dāng)前時刻之前的室外溫度數(shù)據(jù)，將所述室外溫度數(shù)據(jù)輸入到訓(xùn)練好的所述lstm中得到當(dāng)前時刻之后的室外時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)；

5、構(gòu)建集裝箱內(nèi)溫度模型，并基于裝箱內(nèi)溫度模型和室外時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)得到集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)；所述集裝箱內(nèi)溫度模型包括熱傳導(dǎo)模型、對流傳熱模型和輻射傳熱模型；

6、構(gòu)建控制率模型，將所述集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)輸入到所述控制率模型中，并以所述控制率模型的值最小為目標得到控制器的輸出；

7、所述控制率模型表達式為：

8、

9、式中：tin(t)是t時刻集裝箱內(nèi)的溫度預(yù)測值，tsetpoint是目標溫度，μ(t)是t時刻控制器的輸出，λ是懲罰系數(shù)，n是預(yù)測窗口長度，j為控制率模型。

10、可選地，集裝箱內(nèi)溫度模型表達式為：

11、

12、式中：qcond為熱傳導(dǎo)模型，qconv為對流傳熱模型，qrad為輻射傳熱模型，c為集裝箱內(nèi)部物體的熱容，tin為k時刻集裝箱內(nèi)的溫度預(yù)測值。

13、可選地，所述熱傳導(dǎo)模型表達式為：

14、

15、式中：k為集裝箱的熱導(dǎo)率，a為集裝箱壁的面積，δt為集裝箱內(nèi)和室外的溫度差，δt為k時刻室外溫度預(yù)測值與k-1時刻室內(nèi)溫度預(yù)測值之差，室外溫度預(yù)測值基于室外時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)得到，δx為熱傳導(dǎo)路徑的厚度。

16、可選地，所述對流傳熱模型表達式為：

17、qconv＝ha(tout-tin)；

18、式中：h為集裝箱的對流傳熱系數(shù)，tout為k時刻室外溫度預(yù)測值，a為集裝箱壁的面積。

19、可選地，所述輻射傳熱模型表達式為：

20、

21、式中：ε為集裝箱表面的的發(fā)射率，σ為斯特凡-玻爾茲曼常數(shù)。

22、可選地，所述構(gòu)建控制率模型，將所述集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)輸入到所述控制率模型中，并以所述控制率模型的值最小為目標得到控制器的輸出，具體為：

23、構(gòu)建所述控制率模型和約束模型，以所述約束模型為限制條件，將所述集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)輸入到所述控制率模型中，并以所述控制率模型的值最小為目標得到控制器的輸出；

24、所述約束模型表達式為：

25、

26、式中：tmin為集裝箱內(nèi)溫度的最小值，tmax為集裝箱內(nèi)溫度的最大值。

27、可選地，所述lstm包括遺忘門、輸入門、候選記憶單元、更新記憶單元、輸出門和隱藏狀態(tài)。

28、可選地，所述遺忘門表達式為：ft＝σ(wf.[ht-1,xt]+bf)；

29、所述輸入門：it＝σ(wi.[ht-1,xt]+bi)；

30、所述候選記憶單元：

31、所述更新記憶單元：

32、所述輸出門：ot＝σ(wo.[ht-1,xt]+bo)；

33、所述隱藏狀態(tài)：ht＝ot*tanh(ct)；

34、式中：ft為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的遺忘門的輸出，σ和tanh為激活函數(shù)，bf為遺忘門的偏置，wf為遺忘門的權(quán)重，bi為輸入門的偏置，bc為候選記憶單元的偏置，bo為輸出門的偏置，wi為輸入門的權(quán)重，wc為候選記憶單元的權(quán)重，wo為輸出門的權(quán)重，ht為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的隱藏狀態(tài)的輸出，ht-1為第t-1個網(wǎng)絡(luò)單元的隱藏狀態(tài)的輸出，ot為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的輸出門的輸出，ct為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的更新記憶單元的輸出，xt為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的輸入，ct-1為第t-1個網(wǎng)絡(luò)單元的更新記憶單元的輸出，it為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的輸入門的輸出，為第t個網(wǎng)絡(luò)單元的候選記憶單元的輸出。

35、本發(fā)明的效果如下：

36、本發(fā)明基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，通過lstm對室外溫度的長期預(yù)測，提前識別可能的溫度波動，使得溫控系統(tǒng)能夠做好充分準備，避免了傳統(tǒng)系統(tǒng)的滯后性和預(yù)見性不足的問題。

37、本發(fā)明基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，借助數(shù)字孿生技術(shù)對集裝箱內(nèi)部熱傳導(dǎo)和對流等物理過程的模擬，能夠準確地預(yù)測室內(nèi)溫度的變化趨勢，并進行實時調(diào)節(jié)。

38、本發(fā)明基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，通過控制率模型的優(yōu)化控制，能夠根據(jù)外部環(huán)境和內(nèi)外溫度差異自動調(diào)整加熱或冷卻功率，確保室內(nèi)溫度在最佳范圍內(nèi)，同時有效減少能源的浪費。

39、本發(fā)明基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，能適應(yīng)高寒高海拔地區(qū)的嚴苛環(huán)境，還能夠在極端條件下保持溫控的穩(wěn)定性，避免室內(nèi)溫度波動對電池造成不良影響。能夠根據(jù)實時數(shù)據(jù)和環(huán)境變化自動優(yōu)化溫控策略，具備較強的自適應(yīng)能力，能夠應(yīng)對各種復(fù)雜的環(huán)境條件和操作需求。

技術(shù)特征：

1.一種基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，其包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，集裝箱內(nèi)溫度模型表達式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述熱傳導(dǎo)模型表達式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述對流傳熱模型表達式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述輻射傳熱模型表達式為：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述構(gòu)建控制率模型，將所述集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)輸入到所述控制率模型中，并以所述控制率模型的值最小為目標得到控制器的輸出，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述lstm包括遺忘門、輸入門、候選記憶單元、更新記憶單元、輸出門和隱藏狀態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于lstm的儲能集裝箱溫度控制方法，其特征在于，所述遺忘門表達式為：ft＝σ(wf.[ht-1,xt]+bf)；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于LSTM的儲能集裝箱溫度控制方法，涉及儲能技術(shù)領(lǐng)域，其包括：構(gòu)建長短期記憶網(wǎng)絡(luò)LSTM；獲取當(dāng)前時刻之前的室外溫度數(shù)據(jù)，將室外溫度數(shù)據(jù)輸入到LSTM中得到當(dāng)前時刻之后的室外時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)；構(gòu)建集裝箱內(nèi)溫度模型，并基于裝箱內(nèi)溫度模型得到集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)；構(gòu)建控制率模型，將集裝箱內(nèi)時間序列溫度預(yù)測數(shù)據(jù)輸入到控制率模型中，并以控制率模型的值最小為目標得到控制器的輸出。本發(fā)明通過控制率模型的優(yōu)化控制，能夠根據(jù)外部環(huán)境和內(nèi)外溫度差異自動調(diào)整加熱或冷卻功率，確保室內(nèi)溫度在最佳范圍內(nèi)，同時有效減少能源的浪費。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣曉艷,劉兆林,植國洲,孫世凡,陳媛媛,肖武斌
受保護的技術(shù)使用者：西藏農(nóng)牧學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15