CN116436086B - 一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法 - Google Patents

一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法，属于电站领域，其由集装箱电站、倾斜调节机构、太阳能板、伸缩箱体机构、收放线机构、电线以及连接头构成，本方案中通过太阳能板的设置可以给集装箱电站进行供电，从而将太阳能板产生的电储存在集装箱电站内，从而减少柴油发电给集装箱电站供电，从而降低集装箱电站的运营成本，通过操作盘转动可以实现蜗杆转动，通过蜗杆转动可以实现蜗轮转动，通过蜗轮转动可以实现转轴转动，通过转轴转动可以实现连接条转动，通过连接条转动可以带动太阳能板转动，从而调节太阳能板的倾斜角度，使得太阳能板更利于发电，可以解决现有技术中的集装箱电站无法降低集装箱电站的运营成本的问题。

Description

一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法
技术领域
本发明属于电站和智能电网技术领域，具体涉及一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法。
背景技术
目前在很多场地及生活场合中都会涉及到存在没有电网供电的情况，因此柴储一体机设备的市场十分广阔，为方便移动和运输。
授权公开号“CN212258133U”记载了“机动化多功能集装箱电站，设置有集装箱，在集装箱内设置有用于装配发电机的安装工位，在安装工位的下端设置有散热隔板，用于将发电机热量散出的散热隔板上设置有散热圆孔，在所述的集装箱的两侧分别设置有开合门，所述的开合门和集装箱之间依靠合页进行连接，在合页的控制下启闭开合门，提升了集装箱电站的整体的安全性，尤其是到雨水的天气，可以快速的依靠避雨板将集装箱电站顶部的雨水排出，避免了雨水堆积在集装箱电站的顶部，依靠集水槽可以很好的将雨水引流，不会在集装箱电站两侧滑落，集装箱电站两侧可以尤其是地面不会出现大量的积水。”。
上述专利可以避免了雨水堆积在集装箱电站的顶部，但上述专利不易实现利用光能给集装箱电站供电，使得集装箱电站内的电力需要通过柴油发电进行供电，使得集装箱电站的运营成本会增加，无法降低集装箱电站的运营成本；另一方面，现有的电站之间都是一个个孤岛，如果能够实现协同工作，对提高整体能源系统的效率和可持续性有很重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能集装箱电站及其工作方法、智能协同工作方法，旨在解决现有技术中的集装箱电站无法降低集装箱电站的运营成本的问题。本发明的另一个目的在于多功能集装箱电站可以实现与其他电站的协同工作，实现能源交换和负荷平衡的目标。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多功能集装箱电站，包括；
集装箱电站，包括发电设备、储能装置；
倾斜调节机构，设于集装箱电站上；
太阳能板，其设置于倾斜调节机构上，所述倾斜调节机构用以调节太阳能板的倾斜角度；
伸缩箱体机构，设于集装箱电站上；
收放线机构，设于伸缩箱体机构上，所述伸缩箱体机构用以连接收放线机构；
电线，其设置于收放线机构上，所述收放线机构用以收放电线；以及
连接头，其固定连接于电线的一端。
作为本发明一种优选的方案，所述倾斜调节机构包括：
转动部件，设于集装箱电站上，所述转动部件用以连接太阳能板；以及
调节驱动机构，设于转动部件上，所述调节驱动机构用以驱动太阳能板倾斜。
作为本发明一种优选的方案，所述转动部件包括侧板、转轴和连接条，所述侧板设置有两个，两个所述侧板均固定连接于集装箱电站的一侧端，且两个侧板对称设置，所述转轴转动连接于两个侧板之间，且转轴的两端分别转动贯穿两个侧板并延伸至两个侧板的外侧，所述连接条固定连接于转轴的圆周表面上，且连接条位于两个侧板之间。
作为本发明一种优选的方案，所述调节驱动机构包括横板、蜗杆、蜗轮和操作盘，所述横板设置有两个，两个所述横板均固定连接于其中一个侧板的一侧端，所述蜗杆转动连接于两个横板之间，且蜗杆的一端转动贯穿横板并延伸至横板的外侧，所述操作盘固定连接于蜗杆的一端，所述蜗轮固定连接于转轴的圆周表面上，且蜗轮与蜗杆相互啮合。
作为本发明一种优选的方案，所述伸缩箱体机构包括储存箱、箱盖、T型滑槽、T型滑块、凸块、限位板和安装壳，所述储存箱固定连接于集装箱电站的侧端，所述T型滑槽设置有四个，四个所述T型滑槽分别开设于储存箱的两侧内壁，且四个T型滑槽对称设置，所述T型滑块设置有四个，每个所述T型滑块均滑动连接于每个T型滑槽内，所述安装壳固定连接于四个T型滑块之间，所述限位板固定连接于安装壳的顶部，所述凸块固定连接于储存箱的上内壁，所述箱盖通过合页活动铰接于储存箱的侧端。
作为本发明一种优选的方案，所述收放线机构包括；
收放线部件，设于安装壳内；以及
自锁部件，设于安装壳上，所述自锁部件与收放线部件连接。
作为本发明一种优选的方案，所述收放线部件包括立板、正反转电机、收线辊、齿轮A和齿轮B，所述立板设置有两个，两个所述立板均固定连接于安装壳的上下内壁之间，且两个立板对称设置，所述收线辊转动连接于两个立板之间，且收线辊的两端分别转动贯穿两个立板并延伸至两个立板的外侧，所述齿轮B固定连接于收线辊的一端，所述正反转电机固定连接于安装壳的下内壁，所述齿轮A固定连接于正反转电机的输出端，且齿轮A与齿轮B相互啮合。
作为本发明一种优选的方案，所述自锁部件包括U型插杆、限位插孔、拉杆、限位盘、弹簧、滑杆、双孔滑套和限位插块，所述滑杆设置有两个，两个所述滑杆均固定连接于安装壳的上内壁，且两个滑杆对称设置，所述双孔滑套滑动套设于两个滑杆上，所述弹簧设置有两个，两个所述弹簧均固定连接于双孔滑套与安装壳的上内壁之间，且两个弹簧分别套设于两个滑杆上，所述限位盘固定连接于收线辊的一端，所述限位插块固定连接于双孔滑套的下端，且限位插块活动插接于限位盘上，所述拉杆固定连接于双孔滑套的顶部，且拉杆的一端活动贯穿安装壳并延伸至安装壳的上侧，所述限位插孔设置有多个，多个所述限位插孔均开设于拉杆的圆周表面上，且多个限位插孔均匀分布，所述U型插杆活动插接于其中一个限位插孔内。
作为本发明一种优选的方案，所述安装壳的上下内壁之间固定连接有两个推拉杆，两个所述推拉杆对称设置，所述集装箱电站的顶部固定连接有导流板。
一种多功能集装箱电站的工作方法，包括如下步骤：
S1、转动操作盘，操作盘转动带动蜗杆转动，蜗杆转动带动蜗轮转动，蜗轮转动带动转轴转动，转轴转动带动连接条转动，连接条转动带动太阳能板转动，从而调节太阳能板的倾斜角度；
S2、转动箱盖，箱盖转动后拉动推拉杆，推拉杆移动带动安装壳移动，安装壳移动带动T型滑块在T型滑槽内滑动，安装壳移动带动限位板移动，凸块可以限制限位板的移动，防止T型滑块从T型滑槽内滑出；
S3、拉动拉杆，拉杆移动带动双孔滑套在两个滑杆上滑动，双孔滑套移动压缩两个弹簧，双孔滑套移动带动限位插块移动，限位插块从限位盘上移走后，使得限位盘可以转动，将U型插杆活动插接于其中一个限位插孔内，阻止限位插块插接于限位盘上；
S4、启动正反转电机，正反转电机的输出端转动带动齿轮A转动，齿轮A转动带动齿轮B转动，齿轮B转动带动收线辊转动，收线辊转动可以实现电线放线，使得连接头可以移动；
S5、将U型插杆从限位插孔内移走，将限位插块活动插接于限位盘上，可以限制限位盘转动。
本发明的一种多功能集装箱电站的智能协同工作方法，包括如下步骤：
步骤1，通信协议和接口设计：确定多功能集装箱电站与智能电网之间的通信协议和接口标准，这些标准基于现有的智能电网通信标准来实现；
步骤2，安装传感器和数据采集设备，收集多功能集装箱电站的关键数据：发电量、负载情况、储能状态等。通过互联网或其他通信网络，将这些数据传输到智能电网的监控中心或云平台；
步骤3，在智能电网的监控中心或云平台上建立一个专门的界面，用于远程监控和管理多功能集装箱电站，该界面可以显示电站的实时数据、运行状态和性能指标，以及提供故障诊断和远程操作功能；
步骤4，定义一套能源交换协议，用于多功能集装箱电站与智能电网之间的能源交换；
步骤5，开发改进的负荷平衡算法，用于智能电网中多个电站之间的负荷平衡，该算法可以基于实时数据和需求预测，动态调整多功能集装箱电站的发电量和负载，以实现整体能源系统的平衡和效率提升；
以下是一个详细的实施过程：
5.1，在多功能集装箱电站中安装适当的传感器和监测设备，实时监测电站的发电量、负载情况、储能状态；这些数据可以周期性地采集并发送给智能电网的监控中心或云平台；
5.2，基于历史数据和相关参数，采用合适的负荷预测算法，对未来一段时间内的负荷需求进行预测，本发明给出改进的门控循环单元神经网络方法进行预测，预测结果可以提供改进负荷平衡算法的输入；
以下是改进的门控循环单元GRU神经网络详细的实施过程：
数据收集与预处理：收集多功能集装箱电站的历史数据，包括发电量、负载情况、储能状态等关键数据，对数据进行标准化或归一化处理，以提高训练效果；
网络结构：GRU网络是一种递归神经网络，由一组门控单元组成，每个门控单元包括更新门update gate和重置门reset gate，网络表示如下：
更新门：zt = sigmoid(Wz × xt + Uz × ht-1 + bz)
重置门：rt = sigmoid(Wr × xt + Ur × ht-1 + br)
新的候选隐藏状态：h~t = tanh(W ×(rt × ht-1) + U × xt + b)
更新隐藏状态：ht = (1 - zt) × ht-1 + zt × h~t
其中，xt为输入向量，ht为隐藏状态，表示多功能集装箱电站的内部状态，Wz、Wr、W、Uz 、 Ur 、U为权重；偏置为： bz、br、b。
参数设定：GRU网络的参数包括权重矩阵和偏置向量，这些参数可以通过随机初始化，并使用训练数据进行优化，优化方法可以使用梯度下降算法，参数的设定还可以包括网络的层数、隐藏单元的数量；
数据划分与训练：将收集到的历史数据划分为训练集和验证集，使用训练集对GRU网络进行训练，并根据验证集的性能进行调整；训练过程中，使用均方误差MSE或其他合适的损失函数来度量预测值与真实值之间的误差；
负荷预测与负荷平衡：在训练好的GRU网络上进行未来负荷的预测，根据预测结果和实时负载情况，进行负荷平衡调度，调整多功能集装箱电站的发电量和储能状态，以实现负荷平衡；
5.3，负荷分配与控制：在智能电网的监控中心或云平台上，通过改进负荷平衡算法对多个互联电站的负荷进行分配和控制：
a. 上述改进的门控循环单元神经网络方法的预测结果提供改进负荷平衡算法的输入，确定各个互联电站的发电能力、储能容量以及当前的发电状态和储能状态；
b. 根据负荷预测和当前负载情况，计算每个互联电站应该负责的负荷量；
c. 对于超出或未满足负荷要求的电站，通过调整发电量或储能释放来平衡负荷。可以使用如下公式进行计算：
发电量调整：N_G = C_G + (R_L - C_L) * G_C_F
其中，N_G为调整后的发电量，C_G为当前发电量，R_L为所需负荷，C_L为当前负荷，G_C_F为发电量调整因子；
储能释放：N_E_S = C_E_S - (R_L - C_L) * S_R_R
其中，N_E_S为调整后的储能容量，C_E_S为当前储能容量，S_R_R为储能释放率；
d. 根据负荷调整后的发电量和储能状态，实施控制策略，包括调整太阳能板的倾斜角度、启动/停止发电设备、调整储能装置的充放电状态，以实现负荷平衡；
5.4，优化算法参数设定：为了实现最佳的负荷平衡效果，算法中的参数需要进行合理设定，这些参数可能包括发电量调整因子、储能释放率以及负荷优先级，参数的设定可以基于历史数据分析、模拟实验得到，不同情况下可能需要调整和优化参数，以满足实际需求；
步骤6，安全和隐私保护：确保互联功能的安全性和隐私保护；采取适当的安全措施：数据加密、身份验证和访问控制，以保护多功能集装箱电站和智能电网之间的通信和数据传输安全。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本方案中，通过太阳能板的设置可以给集装箱电站进行供电，从而将太阳能板产生的电储存在集装箱电站内，从而减少柴油发电给集装箱电站供电，从而降低集装箱电站的运营成本，当太阳能板供给的电量不足时，可以通过集装箱电站自身的柴油发电进行供电；此外，本发明通过多能源供电，电站通过与智能电网的互联，多功能集装箱电站可以实现与其他电站的协同工作、能源交换和负荷平衡，提高整体能源系统的效率和可持续性。
2、本方案中，通过操作盘转动可以实现蜗杆转动，通过蜗杆转动可以实现蜗轮转动，通过蜗轮转动可以实现转轴转动，通过转轴转动可以实现连接条转动，通过连接条转动可以带动太阳能板转动，从而调节太阳能板的倾斜角度，使得太阳能板更利于发电。
3、本方案中，通过拉杆移动带动双孔滑套在两个滑杆上滑动，双孔滑套移动压缩两个弹簧，双孔滑套移动带动限位插块移动，限位插块从限位盘上移走后，使得限位盘可以转动，将U型插杆活动插接于其中一个限位插孔内，阻止限位插块插接于限位盘上，使得限位盘可以自由的转动。
4、本方案中，通过正反转电机转动可以实现齿轮A转动，通过齿轮A转动可以实现齿轮B转动，通过齿轮B转动可以实现收线辊转动，通过收线辊转动可以实现电线的收放，从而提高电线的收放速率，无法人工手动收放电线，从而降低人的劳动量。
5、使用改进的GRU方法可以提供更准确的负荷预测结果，帮助多功能集装箱电站更精确地调整发电量和储能状态。通过实时监测数据并结合改进的GRU方法进行预测，多功能集装箱电站可以迅速做出响应，平衡负荷。通过使用改进的GRU方法进行负荷预测和调整，多功能集装箱电站可以更好地实现与智能电网的负荷平衡。准确的负荷预测结果和快速响应能力可以帮助电站根据实时需求进行发电和储能调节，实现能源交换和负荷优化，提高整体能源系统的效率和可持续性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明图1中A处的放大图；
图3为本发明侧板处的结构示意图；
图4为本发明储存箱处的结构示意图；
图5为本发明安装壳处的爆炸图；
图6为本发明安装壳处的局部剖视图；
图7为本发明图6中A处的放大图；
图8为本发明安装壳处另一视角的局部剖视图。
图中：1、集装箱电站；2、储存箱；3、箱盖；4、太阳能板；5、侧板；6、导流板；7、横板；8、蜗杆；9、转轴；10、蜗轮；11、操作盘；12、连接条；13、U型插杆；14、限位插孔；15、拉杆；16、凸块；17、限位板；18、T型滑槽；19、T型滑块；20、立板；21、推拉杆；22、电线；23、连接头；24、正反转电机；25、安装壳；26、收线辊；27、限位盘；28、齿轮A；29、齿轮B；30、弹簧；31、滑杆；32、双孔滑套；33、限位插块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
请参阅图1-图8，本实施例提供的技术方案如下：
一种多功能集装箱电站，包括；
集装箱电站1，包括发电设备、储能装置；
倾斜调节机构设于集装箱电站1上；
太阳能板4设于倾斜调节机构上，倾斜调节机构用以调节太阳能板4的倾斜角度；
伸缩箱体机构设于集装箱电站1上；
收放线机构设于伸缩箱体机构上，伸缩箱体机构用以连接收放线机构；
电线22设置于收放线机构上，收放线机构用以收放电线22；以及
连接头23固定连接于电线22的一端。
在本发明的具体实施例中，集装箱电站1的工作原理及内部构造是本领域技术人员的公知常识，太阳能板4与集装箱电站1电性连接，通过太阳能板4的设置可以给集装箱电站1供电，太阳能板4固定连接于连接条12的侧端，电线22缠绕于收线辊26上。
具体的，倾斜调节机构包括：
转动部件，设于集装箱电站1上，转动部件用以连接太阳能板4；以及
调节驱动机构，设于转动部件上，调节驱动机构用以驱动太阳能板4倾斜。
在本发明的具体实施例中，转动部件，设于集装箱电站1上，调节驱动机构，设于转动部件上。
具体的，转动部件包括侧板5、转轴9和连接条12，侧板5设置有两个，两个侧板5均固定连接于集装箱电站1的一侧端，且两个侧板5对称设置，转轴9转动连接于两个侧板5之间，且转轴9的两端分别转动贯穿两个侧板5并延伸至两个侧板5的外侧，连接条12固定连接于转轴9的圆周表面上，且连接条12位于两个侧板5之间。
在本发明的具体实施例中，两个侧板5用于连接转轴9，转轴9的设置用于连接连接条12，连接条12的设置用于连接太阳能板4，通过转轴9转动可以实现连接条12转动，通过连接条12转动可以调节太阳能板4的倾斜角度。
具体的，调节驱动机构包括横板7、蜗杆8、蜗轮10和操作盘11，横板7设置有两个，两个横板7均固定连接于其中一个侧板5的一侧端，蜗杆8转动连接于两个横板7之间，且蜗杆8的一端转动贯穿横板7并延伸至横板7的外侧，操作盘11固定连接于蜗杆8的一端，蜗轮10固定连接于转轴9的圆周表面上，且蜗轮10与蜗杆8相互啮合。
在本发明的具体实施例中，两个横板7的设置用于连接蜗杆8，通过操作盘11的设置便于转动蜗杆8，通过蜗杆8与蜗轮10之间相互啮合，可以实现蜗杆8转动带动蜗轮10转动，通过蜗轮10与转轴9之间固定连接，可以实现蜗轮10转动带动转轴9转动。
具体的，伸缩箱体机构包括储存箱2、箱盖3、T型滑槽18、T型滑块19、凸块16、限位板17和安装壳25，储存箱2固定连接于集装箱电站1的侧端，T型滑槽18设置有四个，四个T型滑槽18分别开设于储存箱2的两侧内壁，且四个T型滑槽18对称设置，T型滑块19设置有四个，每个T型滑块19均滑动连接于每个T型滑槽18内，安装壳25固定连接于四个T型滑块19之间，限位板17固定连接于安装壳25的顶部，凸块16固定连接于储存箱2的上内壁，箱盖3通过合页活动铰接于储存箱2的侧端。
在本发明的具体实施例中，储存箱2的设置用于放置安装壳25，T型滑槽18的设置用于连接T型滑块19，四个T型滑块19的设置用于连接安装壳25，通过T型滑块19滑动连接于T型滑槽18内，使得安装壳25可以移动，通过凸块16和限位板17的设置可以限制安装壳25的移动，防止T型滑块19从T型滑槽18内滑出。
具体的，收放线机构包括；
收放线部件，设于安装壳25内；以及
自锁部件，设于安装壳25上，自锁部件与收放线部件连接。
在本发明的具体实施例中，收放线部件，设于安装壳25内；自锁部件，设于安装壳25上。
具体的，收放线部件包括立板20、正反转电机24、收线辊26、齿轮A28和齿轮B29，立板20设置有两个，两个立板20均固定连接于安装壳25的上下内壁之间，且两个立板20对称设置，收线辊26转动连接于两个立板20之间，且收线辊26的两端分别转动贯穿两个立板20并延伸至两个立板20的外侧，齿轮B29固定连接于收线辊26的一端，正反转电机24固定连接于安装壳25的下内壁，齿轮A28固定连接于正反转电机24的输出端，且齿轮A28与齿轮B29相互啮合。
在本发明的具体实施例中，立板20的设置用于连接收线辊26，通过正反转电机24的输出端与齿轮A28固定连接，可以实现齿轮A28转动，通过齿轮A28与齿轮B29相互啮合，可以实现齿轮A28转动带动齿轮B29转动，通过齿轮B29与收线辊26之间固定连接，可以实现齿轮B29转动带动收线辊26转动。
具体的，自锁部件包括U型插杆13、限位插孔14、拉杆15、限位盘27、弹簧30、滑杆31、双孔滑套32和限位插块33，滑杆31设置有两个，两个滑杆31均固定连接于安装壳25的上内壁，且两个滑杆31对称设置，双孔滑套32滑动套设于两个滑杆31上，弹簧30设置有两个，两个弹簧30均固定连接于双孔滑套32与安装壳25的上内壁之间，且两个弹簧30分别套设于两个滑杆31上，限位盘27固定连接于收线辊26的一端，限位插块33固定连接于双孔滑套32的下端，且限位插块33活动插接于限位盘27上，拉杆15固定连接于双孔滑套32的顶部，且拉杆15的一端活动贯穿安装壳25并延伸至安装壳25的上侧，限位插孔14设置有多个，多个限位插孔14均开设于拉杆15的圆周表面上，且多个限位插孔14均匀分布，U型插杆13活动插接于其中一个限位插孔14内。
在本发明的具体实施例中，两个滑杆31的设置用于连接双孔滑套32，通过双孔滑套32滑动套设于两个滑杆31上，使得双孔滑套32可以在两个滑杆31上滑动，限位插孔14的设置用于插接U型插杆13，通过限位插块33活动插接于限位盘27上，可以限制限位盘27转动，通过限位盘27与收线辊26之间固定连接，可以限制收线辊26转动，通过拉杆15的设置可以拉动双孔滑套32移动，通过U型插杆13活动插接于限位插孔14内，可以固定住双孔滑套32在两个滑杆31上的位置。
具体的，安装壳25的上下内壁之间固定连接有两个推拉杆21，两个推拉杆21对称设置，集装箱电站1的顶部固定连接有导流板6。
在本发明的具体实施例中，通过两个推拉杆21的设置便于拉动安装壳25移动，通过导流板6的设置可以对雨水进行引流，防止集装箱电站1的顶部出现积水。
实施例2
一种多功能集装箱电站的工作方法，包括如下步骤：
S1、转动操作盘11，操作盘11转动带动蜗杆8转动，蜗杆8转动带动蜗轮10转动，蜗轮10转动带动转轴9转动，转轴9转动带动连接条12转动，连接条12转动带动太阳能板4转动，从而调节太阳能板4的倾斜角度；
S2、转动箱盖3，箱盖3转动后拉动推拉杆21，推拉杆21移动带动安装壳25移动，安装壳25移动带动T型滑块19在T型滑槽18内滑动，安装壳25移动带动限位板17移动，凸块16可以限制限位板17的移动，防止T型滑块19从T型滑槽18内滑出；
S3、拉动拉杆15，拉杆15移动带动双孔滑套32在两个滑杆31上滑动，双孔滑套32移动压缩两个弹簧30，双孔滑套32移动带动限位插块33移动，限位插块33从限位盘27上移走后，使得限位盘27可以转动，将U型插杆13活动插接于其中一个限位插孔14内，阻止限位插块33插接于限位盘27上；
S4、启动正反转电机24，正反转电机24的输出端转动带动齿轮A28转动，齿轮A28转动带动齿轮B29转动，齿轮B29转动带动收线辊26转动，收线辊26转动可以实现电线22放线，使得连接头23可以移动；
S5、将U型插杆13从限位插孔14内移走，将限位插块33活动插接于限位盘27上，可以限制限位盘27转动。
本发明电站的智能化协同工作方法，包括如下步骤：
步骤1，通信协议和接口设计：确定多功能集装箱电站与智能电网之间的通信协议和接口标准。这些标准可以基于现有的智能电网通信标准，如DLMS/COSEM（设备联络和数据交换规范/通用对象系统环境规范），或通过制定专有的通信协议来实现。
步骤2，数据采集和传输：安装传感器和数据采集设备，收集多功能集装箱电站的关键数据，如发电量、负载情况、储能状态等。通过互联网或其他通信网络，将这些数据传输到智能电网的监控中心或云平台。
步骤3，远程监控与管理：在智能电网的监控中心或云平台上建立一个专门的界面，用于远程监控和管理多功能集装箱电站。该界面可以显示电站的实时数据、运行状态和性能指标，以及提供故障诊断和远程操作功能。
步骤4，能源交换协议：定义一套能源交换协议，用于多功能集装箱电站与智能电网之间的能源交换。该协议可以规定能源交换的方式、电力购买或出售的价格机制，以及能源交换的优先级和条件。
步骤5，负荷平衡算法：开发负荷平衡算法，用于智能电网中多个电站之间的负荷平衡。该算法可以基于实时数据和需求预测，负荷平衡算法在多功能集装箱电站与智能电网的互联中起着关键作用，动态调整多功能集装箱电站的发电量和负载，以实现整体能源系统的平衡和效率提升。
以下是一个详细的实施过程：
5.1，在多功能集装箱电站中安装适当的传感器和监测设备，实时监测电站的发电量、负载情况、储能状态等关键数据。这些数据可以周期性地采集并发送给智能电网的监控中心或云平台。
5.2，基于历史数据和相关参数，采用合适的负荷预测算法，对未来一段时间内的负荷需求进行预测。本发明给出改进的门控循环单元神经网络方法进行预测，预测结果可以提供负荷平衡算法的输入。
以下是改进的门控循环单元（Gated Recurrent Unit，GRU）神经网络详细的实施过程，包括GRU网络的结构、公式推导和参数设定：
数据收集与预处理：收集多功能集装箱电站的历史数据，包括发电量、负载情况、储能状态等关键数据。对数据进行标准化或归一化处理，以提高训练效果。
网络结构：GRU网络是一种递归神经网络，由一组门控单元组成。每个门控单元由更新门update gate和重置门reset gate组成。GRU网络的结构如下所示：
更新门：zt = sigmoid(Wz × xt + Uz × ht-1 + bz)
重置门：rt = sigmoid(Wr × xt + Ur × ht-1 + br)
新的候选隐藏状态：h~t = tanh(W ×(rt × ht-1) + U × xt + b)
更新隐藏状态：ht = (1 - zt) × ht-1 + zt × h~t
其中，xt为输入向量，ht为隐藏状态（表示多功能集装箱电站的内部状态），W、U、b为网络的权重和偏置。
参数设定：GRU网络的参数包括权重矩阵W、U和偏置向量b。这些参数可以通过随机初始化，并使用训练数据进行优化。优化方法可以使用梯度下降算法。参数的设定还可以包括网络的层数（16层）、隐藏单元的数量（22个）等。
数据划分与训练：将收集到的历史数据划分为训练集和验证集。使用训练集对GRU网络进行训练，并根据验证集的性能进行调整。训练过程中，使用均方误差MSE或其他合适的损失函数来度量预测值与真实值之间的误差。
负荷预测与负荷平衡：在训练好的GRU网络上进行未来负荷的预测。根据预测结果和实时负载情况，进行负荷平衡调度，调整多功能集装箱电站的发电量和储能状态，以实现负荷平衡。
5.3，负荷分配与控制：在智能电网的监控中心或云平台上，通过改进负荷平衡算法对多个互联电站的负荷进行分配和控制：
a. 上述改进的门控循环单元神经网络方法的预测结果提供改进负荷平衡算法的输入，确定各个互联电站的发电能力、储能容量以及当前的发电状态和储能状态。
b. 根据负荷预测和当前负载情况，计算每个互联电站应该负责的负荷量。
c. 对于超出或未满足负荷要求的电站，通过调整发电量或储能释放来平衡负荷。可以使用如下公式进行计算：
发电量调整：N_G = C_G + (R_L - C_L) * G_C_F
其中，N_G为调整后的发电量，C_G为当前发电量，R_L为所需负荷，C_L为当前负荷，G_C_F为发电量调整因子。
储能释放：N_E_S = C_E_S - (R_L - C_L) * S_R_R
其中，N_E_S为调整后的储能容量，C_E_S为当前储能容量，S_R_R为储能释放率。
d. 根据负荷调整后的发电量和储能状态，实施控制策略，包括调整太阳能板的倾斜角度、启动/停止发电设备、调整储能装置的充放电状态，以实现负荷平衡。
5.4，优化算法参数设定：为了实现最佳的负荷平衡效果，算法中的参数需要进行合理设定。这些参数可能包括发电量调整因子、储能释放率以及负荷优先级等。参数的设定可以基于历史数据分析、模拟实验或优化算法等方法。不同情况下可能需要调整和优化参数，以满足实际需求。
步骤6，安全和隐私保护：确保互联功能的安全性和隐私保护。采取适当的安全措施，如数据加密、身份验证和访问控制，以保护多功能集装箱电站和智能电网之间的通信和数据传输安全。
步骤7，监管和标准遵循：确保互联功能符合相关的监管和标准要求。了解并遵守当地和国家对于电力系统互联和能源交换的法规和政策，确保多功能集装箱电站与智能电网的互联合规合法。
最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能集装箱电站的智能协同工作方法，其特征在于，所述电站包括；
集装箱电站(1)，包括发电设备、储能装置；
倾斜调节机构，设于集装箱电站(1)上；
太阳能板(4)，其设置于倾斜调节机构上，所述倾斜调节机构用以调节太阳能板(4)的倾斜角度；
伸缩箱体机构，设于集装箱电站(1)上；
收放线机构，设于伸缩箱体机构上，所述伸缩箱体机构用以连接收放线机构；
电线(22)，其设置于收放线机构上，所述收放线机构用以收放电线(22)；以及
连接头(23)，其固定连接于电线(22)的一端；
所述方法包括如下步骤：
步骤1，通信协议和接口设计：确定集装箱电站(1)与智能电网之间的通信协议和接口标准，这些标准基于现有的智能电网通信标准来实现；
步骤2，安装传感器和数据采集设备，收集多功能集装箱电站的关键数据：发电量、负载情况、储能状态；通过互联网或其他通信网络，将这些数据传输到智能电网的监控中心或云平台；
步骤3，在智能电网的监控中心或云平台上建立一个专门的界面，用于远程监控和管理多功能集装箱电站，该界面可以显示电站的实时数据、运行状态和性能指标，以及提供故障诊断和远程操作功能；
步骤4，定义一套能源交换协议，用于多功能集装箱电站与智能电网之间的能源交换；
步骤5，开发改进的负荷平衡算法，用于智能电网中多个电站之间的负荷平衡，该算法可以基于实时数据和需求预测，动态调整多功能集装箱电站的发电量和负载，以实现整体能源系统的平衡和效率提升；
以下是一个详细的实施过程：
5.1，在多功能集装箱电站中安装适当的传感器和监测设备，实时监测电站的发电量、负载情况、储能状态；这些数据可以周期性地采集并发送给智能电网的监控中心或云平台；
5.2，基于历史数据和相关参数，采用合适的负荷预测算法，对未来一段时间内的负荷需求进行预测，本发明给出改进的门控循环单元神经网络方法进行预测，预测结果可以提供改进负荷平衡算法的输入；
以下是改进的门控循环单元GRU神经网络详细的实施过程：
数据收集与预处理：收集多功能集装箱电站的历史数据，包括发电量、负载情况、储能状态关键数据，对数据进行标准化或归一化处理；
网络结构：GRU网络是一种递归神经网络，由一组门控单元组成，每个门控单元包括更新门update gate和重置门reset gate，网络表示如下：
更新门：zt＝sigmoid(Wz×xt+Uz×ht-1+bz)
重置门：rt＝sigmoid(Wr×xt+Ur×ht-1+br)
新的候选隐藏状态：h～t＝tanh(W×(rt×ht-1)+U×xt+b)
更新隐藏状态：ht＝(1-zt)×ht-1+zt×h～t
其中，xt为输入向量，ht为隐藏状态，表示多功能集装箱电站的内部状态，Wz、Wr、W、Uz、Ur、U为权重；偏置为：bz、br、b；
参数设定：GRU网络的参数包括权重矩阵和偏置向量，这些参数可以通过随机初始化，并使用训练数据进行优化，优化方法可以使用梯度下降算法，参数的设定还可以包括网络的层数、隐藏单元的数量；
数据划分与训练：将收集到的历史数据划分为训练集和验证集，使用训练集对GRU网络进行训练，并根据验证集的性能进行调整；训练过程中，使用均方误差MSE的损失函数来度量预测值与真实值之间的误差；
负荷预测与负荷平衡：在训练好的GRU网络上进行未来负荷的预测，根据预测结果和实时负载情况，进行负荷平衡调度，调整多功能集装箱电站的发电量和储能状态，以实现负荷平衡；
5.3，负荷分配与控制：在智能电网的监控中心或云平台上，通过改进负荷平衡算法对多个互联电站的负荷进行分配和控制：
a.上述改进的门控循环单元神经网络方法的预测结果提供改进负荷平衡算法的输入，确定各个互联电站的发电能力、储能容量以及当前的发电状态和储能状态；
b.根据负荷预测和当前负载情况，计算每个互联电站应该负责的负荷量；
c.对于超出或未满足负荷要求的电站，通过调整发电量或储能释放来平衡负荷，可以使用如下公式进行计算：
发电量调整：N_G＝C_G+(R_L-C_L)*G_C_F
其中，N_G为调整后的发电量，C_G为当前发电量，R_L为所需负荷，C_L为当前负荷，G_C_F为发电量调整因子；
储能释放：N_E_S＝C_E_S-(R_L-C_L)*S_R_R
其中，N_E_S为调整后的储能容量，C_E_S为当前储能容量，S_R_R为储能释放率；
d.根据负荷调整后的发电量和储能状态，实施控制策略，包括调整太阳能板的倾斜角度、启动/停止发电设备、调整储能装置的充放电状态，以实现负荷平衡；
5.4，优化算法参数设定：为了实现最佳的负荷平衡效果，算法中的参数需要进行合理设定，这些参数包括发电量调整因子、储能释放率以及负荷优先级，参数的设定可以基于历史数据分析、模拟实验得到，需要调整和优化参数，以满足实际需求；
步骤6，安全和隐私保护：确保互联功能的安全性和隐私保护；采取适当的安全措施：数据加密、身份验证和访问控制，以保护多功能集装箱电站和智能电网之间的通信和数据传输安全。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述倾斜调节机构包括：
转动部件，设于集装箱电站(1)上，所述转动部件用以连接太阳能板(4)；以及
调节驱动机构，设于转动部件上，所述调节驱动机构用以驱动太阳能板(4)倾斜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述转动部件包括侧板(5)、转轴(9)和连接条(12)，所述侧板(5)设置有两个，两个所述侧板(5)均固定连接于集装箱电站(1)的一侧端，且两个侧板(5)对称设置，所述转轴(9)转动连接于两个侧板(5)之间，且转轴(9)的两端分别转动贯穿两个侧板(5)并延伸至两个侧板(5)的外侧，所述连接条(12)固定连接于转轴(9)的圆周表面上，且连接条(12)位于两个侧板(5)之间。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述调节驱动机构包括横板(7)、蜗杆(8)、蜗轮(10)和操作盘(11)，所述横板(7)设置有两个，两个所述横板(7)均固定连接于其中一个侧板(5)的一侧端，所述蜗杆(8)转动连接于两个横板(7)之间，且蜗杆(8)的一端转动贯穿横板(7)并延伸至横板(7)的外侧，所述操作盘(11)固定连接于蜗杆(8)的一端，所述蜗轮(10)固定连接于转轴(9)的圆周表面上，且蜗轮(10)与蜗杆(8)相互啮合。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述伸缩箱体机构包括储存箱(2)、箱盖(3)、T型滑槽(18)、T型滑块(19)、凸块(16)、限位板(17)和安装壳(25)，所述储存箱(2)固定连接于集装箱电站(1)的侧端，所述T型滑槽(18)设置有四个，四个所述T型滑槽(18)分别开设于储存箱(2)的两侧内壁，且四个T型滑槽(18)对称设置，所述T型滑块(19)设置有四个，每个所述T型滑块(19)均滑动连接于每个T型滑槽(18)内，所述安装壳(25)固定连接于四个T型滑块(19)之间，所述限位板(17)固定连接于安装壳(25)的顶部，所述凸块(16)固定连接于储存箱(2)的上内壁，所述箱盖(3)通过合页活动铰接于储存箱(2)的侧端。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述收放线机构包括；
收放线部件，设于安装壳(25)内；以及
自锁部件，设于安装壳(25)上，所述自锁部件与收放线部件连接。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述收放线部件包括立板(20)、正反转电机(24)、收线辊(26)、齿轮A(28)和齿轮B(29)，所述立板(20)设置有两个，两个所述立板(20)均固定连接于安装壳(25)的上下内壁之间，且两个立板(20)对称设置，所述收线辊(26)转动连接于两个立板(20)之间，且收线辊(26)的两端分别转动贯穿两个立板(20)并延伸至两个立板(20)的外侧，所述齿轮B(29)固定连接于收线辊(26)的一端，所述正反转电机(24)固定连接于安装壳(25)的下内壁，所述齿轮A(28)固定连接于正反转电机(24)的输出端，且齿轮A(28)与齿轮B(29)相互啮合。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述自锁部件包括U型插杆(13)、限位插孔(14)、拉杆(15)、限位盘(27)、弹簧(30)、滑杆(31)、双孔滑套(32)和限位插块(33)，所述滑杆(31)设置有两个，两个所述滑杆(31)均固定连接于安装壳(25)的上内壁，且两个滑杆(31)对称设置，所述双孔滑套(32)滑动套设于两个滑杆(31)上，所述弹簧(30)设置有两个，两个所述弹簧(30)均固定连接于双孔滑套(32)与安装壳(25)的上内壁之间，且两个弹簧(30)分别套设于两个滑杆(31)上，所述限位盘(27)固定连接于收线辊(26)的一端，所述限位插块(33)固定连接于双孔滑套(32)的下端，且限位插块(33)活动插接于限位盘(27)上，所述拉杆(15)固定连接于双孔滑套(32)的顶部，且拉杆(15)的一端活动贯穿安装壳(25)并延伸至安装壳(25)的上侧，所述限位插孔(14)设置有多个，多个所述限位插孔(14)均开设于拉杆(15)的圆周表面上，且多个限位插孔(14)均匀分布，所述U型插杆(13)活动插接于其中一个限位插孔(14)内。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述安装壳(25)的上下内壁之间固定连接有两个推拉杆(21)，两个所述推拉杆(21)对称设置，所述集装箱电站(1)的顶部固定连接有导流板(6)。
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