本发明涉及超容储能，具体为一种智能温度管理的超容储能方法及系统。
背景技术：
1、在供电或配电的电路装置及电能存储系统中，尤其是在使用超级电容器的应用场景中，温度管理显得尤为关键。超级电容器因其高能量密度、快速充放电能力和长期稳定性，越来越多地被应用于电网负荷平衡、电动汽车和便携式电子设备等领域。随着这些应用对性能和安全性要求的提高，对超级电容器的温度控制技术提出了更高的要求。传统的温度管理技术主要依赖于被动式热传感监测，这种方法虽能实时监控温度数据，但通常缺乏对未来状态的预测能力和对异常情况的主动干预能力。此外，现有的温度管理方案往往未能有效整合和分析从传感器网络获取的大量数据，从而限制了其在动态和复杂电力系统中的应用效果。
2、现有技术在动态预测和实时响应方面的不足，尤其在应对快速变化的电力负荷和环境条件时，可能导致超级电容器过热甚至损坏，这直接影响了系统的可靠性和经济效益。现有系统大多未能提供一个集成化的解决方案，来实时分析和调节电容器的运行状态，以优化其性能并延长其使用寿命。
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本发明。
2、因此，本发明解决的技术问题是：如何有效地监测和管理超级电容器在复杂和动态环境下的温度，以防止过热并优化性能。
3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能温度管理的超容储能方法，其包括如下步骤，
4、部署传感器网络实时监控超级电容器的数据信息进行预处理。
5、基于预处理之后的数据信息构建热力评估模型，输出超级电容器的热行为。
6、根据超级电容器的热行为，进行安全温度判断。
7、根据安全温度判断结果进行优化调控。
8、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述超级电容器的数据信息包括电流、温度、电容值、电解液浓度、超级电容器的内部电阻。
9、所述预处理是使用滤波技术去除数据中的噪声，对所有数据进行归一化处理，标准化到统一的范围内，通过四分位数间距检测和处理异常值，排除测量误差以及设备故障产生的异常数据点。
10、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述热力评估模型由焦耳热和电化学热模型以及热扩散模型构成。
11、所述焦耳热和电化学热模型，表达式为：
12、
13、 其中，为在时间段的总热量输出，为时间变量，为时间点的电流值，为超级电容器的内部电阻，为电化学反应的焓变，电化学反应释放或吸收的热量，为在时间点 τ，温度和电解液浓度 的条件下的电化学反应速率，为环境温度或初始温度模型在时间点 提供的温度，为电解液浓度。
14、所述热扩散模型，表达式为：
15、,
16、其中，为在时间段的超级电容器温度，为超级电容器的初始温度，为超级电容器的热容，为热量在电容器材料中扩散的速度，为时间点在时间段期间热量传递的衰减因子，为时间点 τ产生的热量。
17、所述热力评估模型，表达式为：
18、 ,
19、其中，为在时间段最终的热力评估模型温度输出，为比例系数，为时间 0 到 的积分，反映热量消散的累积效应。
20、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述安全温度判断包括通过热力评估模型获取超级电容器的温度输出值，将与阈值进行比较，若小于阈值则初步判定为无风险，使用数据进行绘制温度走势图，监测温度变化的斜率，若大于则判定为存在潜在风险，进行问题溯源完成优化调控，若大于等于阈值则判定为有风险，进一步完成优化调控。
21、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述问题溯源包括将热力评估模型输出的数据以及实时数据输入至基于决策树构建的溯源模型中，使用历史数据训练溯源模型并通过交叉验证法完成溯源模型的优化迭代，决策树的叶节点代表风险状态，节点中的路径代表导致当前风险状态的参数组合。
22、所述溯源模型，表达式为：
23、risk source
24、其中，为焦耳热和电化学热模型在时间的总热量输出，为热扩散模型在时间的超级电容器温度，为环境温度，分别为电流、电阻、焓变以及电解液浓度。
25、所述根据安全温度判断结果进行优化调控包括若存在潜在风险时，则基于溯源模型输出当前风险状态的参数组合进行针对性优化调控。
26、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述根据安全温度判断结果进行优化调控还包括若有风险时，则基于最大化电容器的效率和寿命，最小化操作和长期成本构建的目标函数，通过权衡电容器的温度控制成本、寿命损失和能效，输出最优的调控方法，表达式为：
27、
28、
29、
30、,
31、其中，、、分别为温度控制成本函数、电容器寿命损失的函数以及电容器的能效函数权重，、、分别为温度控制成本函数、电容器寿命损失的函数以及电容器的能效函数，为电容器当前的功率，为安全温度，为电容器的最优操作温度，寿命最长时的理想温度，、、、、分别为温度偏离率的时间导数对成本的影响因子、温度偏离平方的直接成本因子、寿命损失的比例因子、调整温度偏差影响的尺度因子以及能效中的比例因子。
32、作为本发明所述的一种智能温度管理的超容储能方法的一种优选方案，其中：所述优化调控还包括利用热力评估模型计算出的最终温度和功率 数据，作为目标函数的输入，使用粒子群优化算法最小化目标函数，迭代更新超级电容器的操作参数，直至输出使目标函数达到最小值的参数设置，在优化过程中，当完成迭代次数或目标函数输出值小于预设值，则停止迭代输出最优超容储能方案。
33、本发明的另外一个目的是提供一种智能温度管理的超容储能系统，其能通过集成的监控和响应系统有效地管理超级电容器的温度，解决了现有技术在实时性、预测准确性及调控效率方面的问题。确保超级电容器在各种运行条件下都能维持在最佳的温度范围，从而延长寿命、提升性能并减少维护成本。
34、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种智能温度管理的超容储能系统，包括：传感器网络模块、数据预处理模块、热力评估模型构建模块、安全温度判断和风险评估模块以及优化调控和策略输出模块。
35、所述传感器网络模块是实时监控超级电容器的关键运行参数。
36、所述数据预处理模块是对从传感器网络收集来的数据进行初步处理，使用移动平均或中值滤波去除噪声、归一化处理标准化数据范围、使用四分位数间距检测和处理异常值。
37、所述热力评估模型构建模块是基于预处理后的数据，构建热力评估模型，通过定量分析电容器在不同操作条件下的热行为，输出电容器的温度响应。
38、所述安全温度判断和风险评估模块是利用热力评估模型的结果进行安全温度判断，比较实时温度与预设的安全阈值，以确定当前的风险等级。
39、所述优化调控和策略输出模块是使用粒子群优化算法最小化目标函数，通过迭代优化过程调整操作参数，直到找到最优解，最终输出的调控策略。
40、一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述一种智能温度管理的超容储能方法的步骤。
41、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述一种智能温度管理的超容储能方法的步骤。
42、本发明的有益效果：通过实时监控和数据预处理确保超级电容器运行数据的精确性，利用热力评估模型准确预测其热行为，实现高效风险评估。通过智能调控系统，本发明显著提高了超级电容器的安全性、稳定性和能效，确保了在各种操作条件下的优化性能，从而延长了设备寿命并降低了维护成本。
1.一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述超级电容器的数据信息包括电流、温度、电容值、电解液浓度、超级电容器的内部电阻；
3.如权利要求2所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述热力评估模型由焦耳热和电化学热模型以及热扩散模型构成；
4.如权利要求3所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述安全温度判断包括通过热力评估模型获取超级电容器的温度输出值，将与阈值进行比较，若小于阈值则初步判定为无风险，使用数据进行绘制温度走势图，监测温度变化的斜率，若大于则判定为存在潜在风险，进行问题溯源完成优化调控，若大于等于阈值则判定为有风险，进一步完成优化调控。
5.如权利要求4所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述问题溯源包括将热力评估模型输出的数据以及实时数据输入至基于决策树构建的溯源模型中，使用历史数据训练溯源模型并通过交叉验证法完成溯源模型的优化迭代，决策树的叶节点代表风险状态，节点中的路径代表导致当前风险状态的参数组合；
6.如权利要求5所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述根据安全温度判断结果进行优化调控还包括若有风险时，则基于最大化电容器的效率和寿命，最小化操作和长期成本构建的目标函数，通过权衡电容器的温度控制成本、寿命损失和能效，输出最优的调控方法，表达式为：
7.如权利要求6所述的一种智能温度管理的超容储能方法，其特征在于：所述优化调控还包括利用热力评估模型计算出的最终温度和功率 数据，作为目标函数的输入，使用粒子群优化算法最小化目标函数，迭代更新超级电容器的操作参数，直至输出使目标函数达到最小值的参数设置，在优化过程中，当完成迭代次数或目标函数输出值小于预设值，则停止迭代输出最优超容储能方案。
8.一种采用如权利要求1~7任一所述的一种智能温度管理的超容储能方法的系统，其特征在于：包括传感器网络模块、数据预处理模块、热力评估模型构建模块、安全温度判断和风险评估模块以及优化调控和策略输出模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的一种智能温度管理的超容储能方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述一种智能温度管理的超容储能方法的步骤。
