本發(fā)明涉及發(fā)電預(yù)測領(lǐng)域，具體為一種新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源危機(jī)的加劇和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，新能源發(fā)電技術(shù)成為能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵；太陽能、風(fēng)能、海洋能等清潔能源的開發(fā)利用，不僅有助于減少溫室氣體排放，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

2、目前許多技術(shù)方案致力于利用海洋能發(fā)電，如潮汐能、波浪能和溫差能等；這些方案通常采用物理裝置捕獲波浪或潮汐的能量，通過機(jī)械或液壓系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為電能，然而這些技術(shù)往往獨(dú)立運(yùn)作，缺乏綜合利用和效率優(yōu)化。

3、現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中，當(dāng)海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置聯(lián)合進(jìn)行發(fā)電運(yùn)作時(shí)，常常會(huì)在特定時(shí)段出現(xiàn)發(fā)電空缺的狀況，由此導(dǎo)致整體發(fā)電效率處于低下水平，本發(fā)明提出了一種新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)，通過環(huán)境監(jiān)測與發(fā)電管理的集成，以及微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)的應(yīng)用，不僅提高了發(fā)電效率，還通過微藻的光合作用和生物吸附特性，實(shí)現(xiàn)了能源生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的有機(jī)結(jié)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、（一）解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)及方法，以解決當(dāng)海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置聯(lián)合進(jìn)行發(fā)電運(yùn)作時(shí)，常常會(huì)在特定時(shí)段出現(xiàn)發(fā)電空缺的狀況，由此導(dǎo)致整體發(fā)電效率處于低下水平的上述問題。

3、（二）技術(shù)方案

4、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)及方法，包括：環(huán)境監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)連接發(fā)電管理與微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)；

5、所述環(huán)境監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)由環(huán)境監(jiān)測模塊連接數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊連接預(yù)測模塊，預(yù)測模塊用于對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和分析，以預(yù)測海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置以及微藻養(yǎng)殖池的發(fā)電效率，定期更新發(fā)電預(yù)測模型，并通過迭代訓(xùn)練融合新舊數(shù)據(jù)。

6、所述發(fā)電管理與微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)包括發(fā)電管理模塊，發(fā)電管理模塊連接海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置及微藻養(yǎng)殖池，微藻養(yǎng)殖池通過電力驅(qū)動(dòng)單元維持微藻生長，且微藻養(yǎng)殖池通過效能補(bǔ)償機(jī)制補(bǔ)償發(fā)電裝置效能不足，效能補(bǔ)償機(jī)制為通過預(yù)測模塊監(jiān)測發(fā)電裝置效能，當(dāng)預(yù)測到發(fā)電裝置發(fā)電效率低下時(shí)，動(dòng)態(tài)調(diào)整微藻養(yǎng)殖池的光照和營養(yǎng)供應(yīng)以優(yōu)化微藻生長速率和生物量，進(jìn)而通過微藻產(chǎn)生的生物燃料補(bǔ)償發(fā)電裝置效能，使整體發(fā)電效率提高。

7、優(yōu)選的，所述環(huán)境監(jiān)測模塊用于通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)采集關(guān)鍵環(huán)境數(shù)據(jù)包括海洋表層和深層多個(gè)深度點(diǎn)的溫度變化、海面上波浪的運(yùn)動(dòng)情況以及海床處洋流的流速和方向，并進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理后，通過無線電信號傳輸至預(yù)測模塊。

8、優(yōu)選的，所述預(yù)測模塊通過機(jī)器算法對環(huán)境監(jiān)測模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行建模和分析，首先對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程處理，提取出關(guān)鍵變量，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建初步的發(fā)電預(yù)測模型，在模型構(gòu)建后，通過迭代算法不斷引入新數(shù)據(jù)進(jìn)行增量訓(xùn)練，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的定期更新，逐步優(yōu)化模型的精度和穩(wěn)定性；同時(shí)使用誤差校正算法，通過對預(yù)測值與實(shí)際值的偏差進(jìn)行分析，調(diào)整模型參數(shù)以減少系統(tǒng)性偏差，還采用了概率處理方法，通過多次隨機(jī)模擬生成預(yù)測結(jié)果的概率分布，確保模型輸出值具有高置信度和穩(wěn)定性；并且根據(jù)實(shí)時(shí)更新的環(huán)境數(shù)據(jù)及發(fā)電裝置實(shí)時(shí)發(fā)電數(shù)據(jù)，預(yù)測發(fā)電裝置效能對微藻生長及二氧化碳吸收的影響，并動(dòng)態(tài)校正微藻養(yǎng)殖池的運(yùn)行參數(shù)，以及在預(yù)測到發(fā)電裝置發(fā)電效率低下時(shí)啟動(dòng)微藻養(yǎng)殖池的效能補(bǔ)償機(jī)制。

9、優(yōu)選的，發(fā)電管理模塊利用海洋表層溫水和深層冷水的溫差驅(qū)動(dòng)低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸發(fā)和冷凝，推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，并與波浪發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同工作，其中波浪能發(fā)電通過將海面上波浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)預(yù)測模塊輸出的發(fā)電量預(yù)測結(jié)果，實(shí)時(shí)調(diào)整發(fā)電功率，并將發(fā)電量傳輸至預(yù)測模塊。

10、優(yōu)選的，所述微藻養(yǎng)殖池通過電力驅(qū)動(dòng)單元維持微藻生長需求，同時(shí)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測微藻生長相關(guān)參數(shù)，根據(jù)微藻的生長需求及發(fā)電裝置效能動(dòng)態(tài)調(diào)整電力分配及微藻養(yǎng)殖條件；還包括通過微藻生物吸附海水中的污染物，并將相關(guān)參數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸至預(yù)測模塊，用于預(yù)測發(fā)電系統(tǒng)的未來能量需求及微藻燃料的生產(chǎn)量，并根據(jù)這些預(yù)測結(jié)果優(yōu)化發(fā)電策略及微藻養(yǎng)殖參數(shù)，所述污染物包括重金屬、微塑料，所述相關(guān)參數(shù)包括光照強(qiáng)度、溫度、二氧化碳濃度、微藻生長速率、co2吸收效率及污染物捕獲量。

11、優(yōu)選的，所述電力驅(qū)動(dòng)單元是微藻養(yǎng)殖池維持微藻生長環(huán)境的關(guān)鍵部分；它充分利用發(fā)電裝置所產(chǎn)生的電力，其中通過配備高亮度、可調(diào)節(jié)的人工光源，依據(jù)不同微藻品種對光照強(qiáng)度、光質(zhì)及光照時(shí)長的需求，精準(zhǔn)模擬自然光照條件，確保微藻能夠進(jìn)行高效光合作用；使用電力驅(qū)動(dòng)的泵與先進(jìn)的溫度控制單元協(xié)同運(yùn)作，泵將海水按特定流量和路徑輸送，溫度控制單元?jiǎng)t根據(jù)預(yù)設(shè)溫度范圍及實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)，精確調(diào)控海水溫度，模擬海洋溫差環(huán)境，為微藻營造適宜的生長溫度區(qū)間，此外在必要時(shí)電加熱器直接介入，以應(yīng)對特殊情況下的溫度需求，盡管消耗電能，但能實(shí)現(xiàn)對微藻養(yǎng)殖池溫度的精確控制，保障微藻在穩(wěn)定且適宜的環(huán)境中生長繁殖，從而提升微藻養(yǎng)殖池的生物燃料產(chǎn)出的效能，實(shí)現(xiàn)在發(fā)電裝置效率低下時(shí)可以協(xié)同互補(bǔ)，所述發(fā)電裝置為海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置，所述人工光源為高效led燈。

12、優(yōu)選的，溫度傳感器安裝在海洋表層和深層的多個(gè)深度點(diǎn)，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測不同深度的溫度變化；波浪頻率與高度傳感器則安裝在海面上的浮標(biāo)或漂浮平臺上，通過gps和超聲波技術(shù)實(shí)時(shí)測量波浪的運(yùn)動(dòng)情況；洋流強(qiáng)度與方向的傳感器安裝在海床的固定站點(diǎn)上，監(jiān)測洋流的流速和方向。

13、優(yōu)選的，系統(tǒng)采用了無線傳輸和衛(wèi)星通信相結(jié)合的方式；其中傳感器網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)都具備無線通信功能，能夠?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)通過中繼站匯集，并通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)發(fā)送至陸地上的控制中心。

14、優(yōu)選的，在海面上布設(shè)的中繼浮標(biāo)與海底固定站點(diǎn)之間建立了多條無線通信網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)浮標(biāo)或站點(diǎn)都配備了冗余通信模塊，以防單點(diǎn)故障；然后當(dāng)環(huán)境數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)匯集到中繼站點(diǎn)后，數(shù)據(jù)被打包并通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)傳輸至陸地控制中心；衛(wèi)星鏈路采用高帶寬、低延時(shí)的ku頻段，能夠支持海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸；數(shù)據(jù)傳輸過程中應(yīng)用了aes-256加密技術(shù)，確保數(shù)據(jù)的安全性和保密性。

15、優(yōu)選的，所述預(yù)測模塊首先通過對從環(huán)境監(jiān)測模塊收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程處理，提取出關(guān)鍵變量然后采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法構(gòu)建初步的發(fā)電預(yù)測模型；在模型構(gòu)建后，系統(tǒng)通過迭代算法不斷引入新數(shù)據(jù)進(jìn)行增量訓(xùn)練，并結(jié)合歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行模型的定期更新，逐步優(yōu)化模型的精度和穩(wěn)定性；所述關(guān)鍵變量為溫差、波浪頻率、洋流強(qiáng)度。

16、優(yōu)選的，所述預(yù)測模塊為了進(jìn)一步提升預(yù)測準(zhǔn)確性，系統(tǒng)會(huì)使用誤差校正算法，通過對預(yù)測值與實(shí)際值的殘差進(jìn)行分析，調(diào)整模型參數(shù)以減少系統(tǒng)性偏差；同時(shí)還采用馬爾可夫鏈蒙特卡洛（mcmc）的概率處理方法，通過多次隨機(jī)模擬生成預(yù)測結(jié)果的概率分布，確保模型輸出值具有高置信度和穩(wěn)定性。

17、優(yōu)選的，預(yù)測值是通過預(yù)測模型基于環(huán)境數(shù)據(jù)計(jì)算出的新能源發(fā)電量，而實(shí)際值則是發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行過程中通過監(jiān)測設(shè)備所采集到的真實(shí)發(fā)電量或生態(tài)影響數(shù)據(jù)；殘差是指預(yù)測值與實(shí)際值之間的差異，通常用來衡量模型預(yù)測的準(zhǔn)確性，殘差越小表示預(yù)測模型的精度越高；在進(jìn)行誤差校正時(shí)，預(yù)測模型會(huì)分析殘差的分布，識別出預(yù)測值偏離實(shí)際值的規(guī)律，并通過調(diào)整模型參數(shù)或引入新的數(shù)據(jù)特征來減少這一差異，以提高模型的整體準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。

18、優(yōu)選的，所述發(fā)電管理模塊包括深海泵送裝置，用于將深層冷水輸送至發(fā)電系統(tǒng)，并通過多層保溫管道減少熱量損失；主要利用海洋表層溫水和深層冷水的溫差驅(qū)動(dòng)低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸發(fā)和冷凝，推動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電，并與波浪發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同工作，根據(jù)預(yù)測結(jié)果實(shí)時(shí)調(diào)整電力輸出；所述波浪發(fā)電系統(tǒng)通過機(jī)械運(yùn)動(dòng)將波浪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并與溫差發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合輸出能量，所述低沸點(diǎn)工質(zhì)為異丁烷。

19、優(yōu)選的，在深海泵送裝置和冷水管道上使用最新的納米保溫材料，這類材料能有效減少熱量損失，從而提升溫差發(fā)電的效率，例如采用氣凝膠材料，它的導(dǎo)熱系數(shù)極低，能夠顯著降低傳輸過程中溫度的衰減，保持能量的高效傳遞；并且在深海環(huán)境中具有高度腐蝕性，長期使用中容易對設(shè)備造成損壞；通過應(yīng)用具有自修復(fù)功能的高分子涂層的智能抗腐蝕材料，可以提高設(shè)備的耐用性，并在受損時(shí)自動(dòng)修復(fù)微小裂痕，延長設(shè)備壽命，降低維護(hù)成本。

20、優(yōu)選的，在深海發(fā)電設(shè)備、管道和渦輪機(jī)等關(guān)鍵部件上使用基于聚合物鏈自愈合機(jī)制的涂層，能夠在裂縫出現(xiàn)時(shí)自發(fā)聚合填補(bǔ)損傷；這些材料在遭受細(xì)小裂縫或機(jī)械損壞時(shí)，能夠通過化學(xué)反應(yīng)自動(dòng)修復(fù)，確保設(shè)備在惡劣的海洋環(huán)境下能長期穩(wěn)定運(yùn)行。

21、優(yōu)選的，所述微藻養(yǎng)殖池通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測深層冷水排放口和周邊海域的溫度變化、二氧化碳吸收速率及污染物吸附情況，并將數(shù)據(jù)傳輸至預(yù)測模塊用于預(yù)測微藻生長和生物燃料產(chǎn)量。

22、優(yōu)選的，發(fā)電管理與微藻養(yǎng)殖系統(tǒng)計(jì)算不同排放深度、排放量和排放位置下對發(fā)電效率和微藻養(yǎng)殖的影響，通過模擬和優(yōu)化算法，選擇對微藻養(yǎng)殖最優(yōu)的排放方案；接著系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控冷水排放的實(shí)際效果，通過反饋機(jī)制持續(xù)評估對微藻生長和污染物捕獲效率的影響，若監(jiān)測到水質(zhì)變化或微藻吸附能力超出預(yù)設(shè)閾值，將會(huì)立即調(diào)整排放深度、減少冷水排放量或改變排放位置，以確保微藻養(yǎng)殖的高效和環(huán)境的平衡，同時(shí)維持發(fā)電效率。

23、優(yōu)選的，所述效能補(bǔ)償機(jī)制是當(dāng)預(yù)測模塊監(jiān)測到發(fā)電裝置效能不足時(shí)，依據(jù)發(fā)電裝置效能及微藻生長需求動(dòng)態(tài)調(diào)整人工光源的光照強(qiáng)度、光質(zhì)和時(shí)長，確保微藻光合作用效率，再利用電力驅(qū)動(dòng)的泵和溫度控制系統(tǒng)優(yōu)化溫度，冬季保障關(guān)鍵溫度范圍，夏季合理利用自然低溫，維持微藻適宜生長溫度；然后根據(jù)發(fā)電裝置效能調(diào)整營養(yǎng)物質(zhì)添加時(shí)機(jī)與劑量，合理控制二氧化碳供給量，提高營養(yǎng)利用效率，最后微藻通過光合作用吸收二氧化碳，生物吸附海水中污染物，其生長產(chǎn)生的生物量用于生物燃料生產(chǎn)，從而在發(fā)電裝置效能不足時(shí)，通過提升微藻生長速率、生物量積累及生物燃料產(chǎn)出的方式補(bǔ)償整體系統(tǒng)效能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同穩(wěn)定運(yùn)行。

24、（三）有益效果

25、本發(fā)明提供了一種新能源發(fā)電預(yù)測系統(tǒng)及方法。具備以下有益效果：

26、1、本方法通過精確預(yù)測海洋溫差與波浪能發(fā)電裝置以及微藻養(yǎng)殖池的發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)發(fā)電管理模塊依預(yù)測實(shí)時(shí)調(diào)整功率，使能源輸出更穩(wěn)定；微藻養(yǎng)殖池效能補(bǔ)償機(jī)制在發(fā)電裝置效率低時(shí)介入，利用微藻生物燃料補(bǔ)償，提高整體能源利用效率，減少能源浪費(fèi)，保障電力持續(xù)供應(yīng)。

27、2、本方法中利用微藻吸收發(fā)電過程中產(chǎn)生的二氧化碳，并通過其生物特性捕獲海洋污染物，實(shí)現(xiàn)了碳中和與環(huán)境凈化；微藻不僅能有效減少二氧化碳排放，還能凈化排放水體，使發(fā)電與海洋生態(tài)保護(hù)相得益彰。

28、3、本方法中深海泵送裝置及管道采用先進(jìn)保溫與抗腐蝕材料，減少熱量損失、延長設(shè)備壽命，確保溫差發(fā)電高效穩(wěn)定；微藻養(yǎng)殖池監(jiān)測并吸附污染物同時(shí)保障自身生長，實(shí)現(xiàn)環(huán)境平衡。系統(tǒng)整體提高了在惡劣海洋環(huán)境下的適應(yīng)性與可靠性，推動(dòng)新能源開發(fā)利用的可持續(xù)發(fā)展。