
技术摘要:
本发明公开了基于模拟退火算法优化BP神经网络的空调冷负荷预测方法,选取影响T时刻空调冷负荷的输入变量,输入变量包括T时刻的室外空气温度以及T时刻之前的室外空气温度、T时刻的太阳辐射量以及T时刻之前的太阳辐射量、T时刻的相对湿度、T时刻的室外风速和T时刻之前的 全部
背景技术:
建筑能耗作为世界能源消耗的三巨头之一,占中国社会总能耗的20%左右,从世 界视角来看这个比例更高,达到了30%以上。随着经济发展,空调能耗占总建筑能耗的比例 越来越大。空调系统的能耗量对实现建筑节能具有重大意义。通过对空调未来短期能耗进 行预测,调整系统运行模式,可以实现有效的能耗降低。 传统的空调冷负荷预测方法主要是支持向量机、神经网络等,但是传统方法的缺 点是容易陷入局部最小值,收敛速度慢,输入和输出的匹配度低,造成空调冷负荷预测偏差 大。
技术实现要素:
针对现有技术中的技术问题,本发明提供了基于模拟退火算法优化BP神经网络的 空调冷负荷预测方法,克服了BP神经网络在权值选择上的随机性,提高了BP神经网络的收 敛速度和学习能力,降低了空调冷负荷预测偏差大的问题。 为了解决上述技术问题,本发明通过以下技术方案予以实现: 基于模拟退火算法优化BP神经网络的空调冷负荷预测方法,包括以下步骤: 步骤1:选取影响T时刻空调冷负荷的输入变量,所述输入变量包括T时刻的室外空 气温度以及T时刻之前的室外空气温度、T时刻的太阳辐射量以及T时刻之前的太阳辐射量、 T时刻的相对湿度、T时刻的室外风速和T时刻之前的空调冷负荷,利用关联度分析法分析所 述输入变量与T时刻空调冷负荷的相关性,剔除关联度低于0.8的输入变量,保留剩余输入 变量; 步骤2:根据步骤1中保留的输入变量的个数以及T时刻空调冷负荷建立BP神经网 络; 步骤3:利用模拟退火算法优化步骤2建立的BP神经网络; 步骤4:利用步骤3中优化后的BP神经网络进行负荷预测,得到预测值。 进一步地,所述步骤1中,采用灰色关联度分析法分析所述输入变量与T时刻空调 冷负荷的相关性。 进一步地,所述步骤2中,BP神经网络的结构包括输入层、隐藏层和输出层,其中, 根据保留的输入变量的个数以及T时刻空调冷负荷确定BP神经网络的输入层神经元个数I 和输出层神经元个数O,根据输入层神经元个数I和输出层神经元个数O确定隐藏层神经元 个数H。 进一步地,隐藏层神经元个数H通过以下公式确定: H=(I O)1/2 Z。 3 CN 111598224 A 说 明 书 2/6 页 进一步地,所述步骤3具体包括: 步骤31:设置模拟退火算法的初始温度、终止温度、温度下降方式和随机扰动机 制; 步骤32:设置BP神经网络的初始权值和初始阈值,对BP神经网络进行梯度下降训 练直至收敛,得到一系列权值和阈值作为模拟退火算法的初始解向量; 步骤33:给出随机扰动,随着温度下降更新权值和阈值; 步骤34:判断温度是否下降到终止温度,如果下降到终止温度,则终止训练过程, 将更新后的权值和阈值作为BP神经网络的权值和阈值;否则,执行步骤33。 进一步地,所述步骤1中,所述输入变量包括T时刻的室外空气温度、T-1时刻的室 外温度、T时刻的太阳辐射量、T-1时刻的太阳辐射量、T时刻的相对湿度、T时刻的室外风速、 T-1时刻的空调冷负荷、T-2时刻的空调冷负荷、T-3时刻的空调冷负荷和T-4时刻的空调冷 负荷。 与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:本发明提供的基于模拟退火算 法优化BP神经网络的空调冷负荷预测方法,选取影响T时刻空调冷负荷的输入变量,利用关 联度分析法分析所述输入变量与T时刻空调冷负荷的相关性,剔除关联度低于0.8的输入变 量,保留剩余输入变量;根据保留的输入变量的个数以及T时刻空调冷负荷建立BP神经网 络;利用模拟退火算法优化建立的BP神经网络;利用优化后的BP神经网络进行负荷预测,得 到预测值。本发明利用模拟退火算法的全局搜索能力找到BP神经网络的最优权值和阈值, 克服了BP神经网络在权值选择上的随机性,提高了BP神经网络的收敛速度和学习能力,此 外,优化了训练样本选取和BP神经网络隐藏层神经元数,提高了BP神经网络的泛化能力,在 预测空调冷负荷时降低了空调冷负荷预测偏差大的问题。 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合 所附附图,作详细说明如下。 附图说明 为了更清楚地说明本发明