冷機站先進控制中文20120305

1、冷機站先進控制系統(tǒng)霍尼韋爾綜合科技(中國)全新技術(shù)降低建筑物能耗目錄 運行優(yōu)化 vs.改造節(jié)能面臨的挑戰(zhàn)全新的優(yōu)化解決方案案例介紹總結(jié)節(jié)能勢在必行 傳統(tǒng)能源不可再生，新型能源尚未成熟光伏，風電，潮汐發(fā)電應用范圍有限核電的安全問題建筑的能耗（包括建造能耗、辦公能耗、制冷和采暖等）約占全社會總能耗的30%中央空調(diào)是最主要的“能耗大戶” (40% - 60%)然而長期以來，作為能耗大戶的中央空調(diào)系統(tǒng)：相對于工業(yè)領(lǐng)域，自動化水平低管理水平低，人為疏忽和經(jīng)驗錯誤泛濫能源浪費嚴重，節(jié)能空間大運行優(yōu)化 vs.改造節(jié)能冷機站面臨的挑戰(zhàn)制冷機房制冷機的開啟臺數(shù)?最優(yōu)的冷凍水流量?最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定冷卻塔的開啟臺

2、數(shù)?冷卻水泵的開啟臺數(shù)?地源熱泵系統(tǒng)的效率退化？最優(yōu)的冷卻水溫設(shè)定?真實的負荷?短期內(nèi)負荷將如何變化?樓宇的熱響應狀況不同負荷下最優(yōu)的冷源選擇？何時蓄冷何時放冷以及蓄冷放冷進度？最佳蓄冷量？最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定樓宇冷機站能耗約占建筑物總能耗的40%60%負荷計算是冷機站運行決策的重要基礎(chǔ)，但是原有的負荷計算方法被動式時間上滯后于真正的需求變化基于溫差、壓差、或溫差流量的乘積并不是真正的制冷需求，而是冷凍水系統(tǒng)散失的冷量（只要有溫差，就會有冷量散失）包含過量供應導致冷機工作在低效的低溫區(qū)間不包含負荷的變化趨勢可能導致冷機等設(shè)備的不必要啟停負荷需求制冷量The oversupply recorded

3、 in an office building過量供應（藍線以上部分）是散失而非真實負荷 冷機站面臨的挑戰(zhàn)制冷負荷冷機站面臨的挑戰(zhàn)控制策略固定的控制邏輯應對始終變化的日常負荷忽視同種設(shè)備間的性能差異 (由于安裝, 性能退化,水力不平衡等)忽視同一設(shè)備不同工況下的性能差異不考慮負荷趨勢 (在下一個時刻負荷是增加，還是減少?) 沒有考慮電價因素, 系統(tǒng)的蓄冷蓄熱特性（建筑物本身，專用蓄冷設(shè)備等）, 最優(yōu)運行模式的選擇每天變化的負荷曲線同一冷機不同工況下的性能差異不同冷機間的性能差別變化的能源價格，系統(tǒng)的熱響應，固定的控制策略不變應萬變?冷機站面臨的挑戰(zhàn)控制邏輯假設(shè)冷機站由10臺設(shè)備組成，每種設(shè)備只考

4、慮“開”、“關(guān)”、“不可用”三種狀態(tài)，那么一套完整的群控邏輯將要考慮至少310種狀態(tài)組合，這在實際的工程中是無法人工處理的 失敗率高達90%，勞民傷財與系統(tǒng)效率相關(guān)的參數(shù)冷卻水流量冷卻水溫度(注意它只是中間變量)冷凍水流量冷凍水溫度(注意它只是中間變量)冷機的負荷水平水泵的負荷水平一次泵負荷(%)冷機站平均功耗(kW)冷機站制冷量(kW)系統(tǒng)COP33117.232021.7266131.522692.05100143.872892.01某種工況下，當一次泵負荷為66時冷機站達到最高效率降低冷卻水溫通常能提高系統(tǒng)COP超出常規(guī)控制邏輯的考慮范圍冷機站面臨的挑戰(zhàn)運行參數(shù)提高冰水溫度通常能提高系統(tǒng)

5、COP，但不是強相關(guān)保證安全和舒適度前提下，是否存在最佳參數(shù)最大化系統(tǒng)效率？作為能耗大戶，冷機站通常缺少設(shè)備在不同的工況下的運行效率（單臺冷機的COP曲線，系統(tǒng)COP曲線）各種類型的設(shè)備性能退化維護工作的后效分析班組績效考評?不能為冷機站維護提供決策支持冷機站面臨的挑戰(zhàn)維護信息先進控制系統(tǒng)全新解決方案-冷機站先進控制系統(tǒng)制冷機房制冷機的開啟臺數(shù)?最優(yōu)的冷凍水流量?冷機的出水溫度設(shè)定冷卻塔的開啟臺數(shù)?冷卻水泵的開啟臺數(shù)?地源熱泵系統(tǒng)的效率退化？最優(yōu)的冷卻水溫設(shè)定?真實的負荷?短期內(nèi)負荷將如何變化?樓宇的熱響應狀況負荷需求設(shè)備性能優(yōu)化設(shè)定不同負荷下最優(yōu)的冷源選擇？何時蓄冷何時放冷以及蓄冷放冷進度？

6、最佳蓄冷量？最優(yōu)的冷凍水溫設(shè)定樓宇冷機站先進控制系統(tǒng)-產(chǎn)品組成CPO BuilderCPOEvent ManagerTotalPlant BuilderCPO Communicator系統(tǒng)架構(gòu)Chiller PlantCommunicatorReal Time DataReal Time DataDatabase and Supporting Platform Optimization SysReal Time DataEquipment Specification & Connection Map Configuration ToolBuilding Automation SysReal T

7、ime DataAutomatically GenerateAutomatically GenerateAutomatically Generate系統(tǒng)特點容錯控制+運行節(jié)能+節(jié)能審計 “三位一體” 依據(jù)多種因素預測真實負荷 技術(shù)特點(I)主動負荷計算(Active Load Calculation)長期 (24 小時)負荷預測短期 (半小時) 負荷預測用戶的使用偏好歷史數(shù)據(jù)負荷預測+技術(shù)特點(II) 3維優(yōu)化(3D Run-time Optimization)在設(shè)備、子系統(tǒng)、和時間軸3個維度上同時進行優(yōu)化，最大化節(jié)能空間時間子系統(tǒng)設(shè)備冷卻水子系統(tǒng)、冷凍水子系統(tǒng)、冷機子系統(tǒng)冷機、水泵、冷卻塔風

8、機、電價變化、天氣變化、蓄冷蓄熱、“銷峰填谷”采用動態(tài)模擬和動態(tài)規(guī)劃的優(yōu)化引擎基于動態(tài)仿真模型、萬里挑一的優(yōu)化策略冷機站動態(tài)仿真模型運行結(jié)果評估與改進運行計劃與運行參數(shù)(冷機、冷卻塔、水泵的啟停時間、工作點設(shè)置等)運行結(jié)果（能耗、效率、溫度變化等）最優(yōu)計劃與參數(shù)1.2N評估改進再評估再改進最優(yōu)結(jié)果3個小時預先考慮各種時變因素以及冷機站的動態(tài)響應過程動態(tài)規(guī)劃示意圖技術(shù)特點(III) 免邏輯設(shè)計(Logic Free Control)步驟原有系統(tǒng)Dynamatic1安裝必要的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)安裝必要的傳感器和執(zhí)行機構(gòu)（可能需要功率計）2收集設(shè)備信息，以及冷機站的設(shè)計信息3設(shè)計控制邏輯不需要4采用組

9、態(tài)軟件設(shè)計操作員使用的界面（例如系統(tǒng)總圖）不需要5安裝節(jié)能系統(tǒng)不需要6安裝能耗審計系統(tǒng)不需要7完成在實現(xiàn)容錯控制的同時，大幅節(jié)約工程時間和成本系統(tǒng)原理圖動態(tài)技術(shù)服務(wù)動態(tài)系統(tǒng)實時更新設(shè)備性能動態(tài)蓄冷/蓄熱模型動態(tài)規(guī)劃系統(tǒng)架構(gòu)圖末端信息樓宇自動化系統(tǒng)數(shù)據(jù)校驗水泵冷機實時數(shù)據(jù) (上傳), 優(yōu)化指令與參數(shù) (下傳)冷卻塔鍋爐等冷機先進控制系統(tǒng)實時數(shù)據(jù) (上傳), 優(yōu)化指令與參數(shù) (下傳)用戶界面數(shù)據(jù)接口數(shù)據(jù)庫模型庫優(yōu)化引擎故障診斷方便快捷的節(jié)能改造方案(針對含自動化系統(tǒng)的用戶)方便快捷的節(jié)能改造方案 (針對無自動化系統(tǒng)的用戶)含先進控制模塊的控制柜傳感器和執(zhí)行機構(gòu)遠程工作站（可選）案例分析一 ：張江園

10、區(qū) （2009 2010）寫字樓6個子系統(tǒng)18 臺風冷熱泵機組,23臺定速泵采用運行優(yōu)化系統(tǒng)可提高系統(tǒng)效率8，并降低20%(年平均，含制冷和制熱) 的能耗提高了室溫穩(wěn)定程度案例分析一 ：日能耗比較休息日案例分析一：更經(jīng)濟的預制冷案例分析二：航天大廈 （2010）賓館 +寫字樓面積 40,000 m23 臺水冷螺桿冷機 4 臺變頻一次泵4 臺工頻冷卻泵 6臺冷卻塔年節(jié)能比例超過 18%被上海市旅游局嘉獎案例分析三：南京地鐵河定橋站 （2011）站臺和站廳，車控室3 臺水冷螺桿冷機 3 臺工頻一次泵3 臺工頻冷卻泵 4臺冷卻塔初步節(jié)能比例超過40%案例分析四(I)：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）

11、PCB制造、組裝，對溫濕度有嚴格要求冷機站部分年能耗500萬元人民幣 3 臺水冷離心冷機 ，1臺免費制冷板換2 臺工頻一次泵，2臺變頻一次泵2 臺工頻冷卻泵，2臺變頻冷卻泵 6臺冷卻塔初步節(jié)能比例超過17%開始優(yōu)化運行案例分析四(II) ：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）改造前后的運行狀態(tài)對比案例分析四(III) ：蘇州維信電子B廠區(qū) （2011）改造前的運行管理手段+/? !.改造后的運行與管理方式改造前車間濕度變化（8/319/1）改造后車間濕度變化（9/59/6）12月份的能耗測試比較表 測試編號測試日期運行方式大氣溫度日平均（）大氣濕度日平均（%）室內(nèi)溫度日平均（）室內(nèi)濕度日平均（%）

12、能耗日累計(kWh)12011/12/13手動方式6.46520.246.210083.822011/12/14先控方式7.759.820.740.17292.9變化幅度1.3-5.20.5-6.1-2790.9變化比例20.31 -8.00 2.48 -13.20 -27.68 早期案例Atrium醫(yī)院位于荷蘭Heerlen地區(qū) 1230張病床供熱、冷、蒸汽和電力熱負荷13246MWh冷負荷3789MWh蒸汽負荷3007MWh電力負荷11826MWh運行近7年來節(jié)約的能源成本超過700k歐元（約700萬人民幣）2003年啟動運行至今能耗在線預測實時優(yōu)化調(diào)度通過霍尼韋爾EBI系統(tǒng)進行閉環(huán)控制總

13、結(jié)霍尼韋爾的冷機站先進控制系統(tǒng)采用了模型預測方法計算冷/熱負荷，它比溫差法、壓差法、或溫差流量法更能反映實際的負荷需求自動在線分析設(shè)備的實際性能和大樓的冷/熱響應特性同時考慮近百個影響冷機站效率的變量，包括流量、溫度、環(huán)境濕度、分時電價等自動地利用空調(diào)水系統(tǒng)和大樓的蓄冷、蓄熱能力每隔五分鐘根據(jù)最新情況以最安全和最節(jié)能的方式調(diào)整冷機站各部分的運行，包括設(shè)備的啟停、水溫的設(shè)定、閥門的開合等不采用任何預設(shè)邏輯和經(jīng)驗規(guī)則，靈活自動地為每一個用戶量身定制最優(yōu)化控制策略比常規(guī)自動控制系統(tǒng)能夠節(jié)省超過15的電費能夠更穩(wěn)定地保持室內(nèi)溫度和用戶的舒適度量出為入三維優(yōu)化化繁為簡是革命性的先進控制而不單是優(yōu)化霍尼韋

14、爾的技術(shù)優(yōu)勢霍尼韋爾的模擬仿真技術(shù)UniSim是世界三大仿真技術(shù)平臺之一也是唯一能夠在同一套模型上實現(xiàn)動態(tài)和靜態(tài)仿真的平臺廣泛應用于流程工業(yè)的設(shè)計、優(yōu)化、操作員培訓、以及控制方案的研究與測試幫助上海SECCO（中國最大的單體乙烯生產(chǎn)線）創(chuàng)造了乙烯開車最快世界記錄霍尼韋爾的先進控制技術(shù)是世界最大的先進控制技術(shù)廠商提供從模型預測控制到生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES），再到最優(yōu)化全廠計劃與調(diào)度的全系列解決方案與技術(shù)覆蓋8種不同的工業(yè)領(lǐng)域3000+成功應用案例幫助上海SECCO在中國首先實現(xiàn)了乙烯裝置在線優(yōu)化，也是世界范圍內(nèi)屈指可數(shù)的成功案例霍尼韋爾的樓宇自動化技術(shù)100年溫控器生產(chǎn)的歷史5+種樓宇自動化平臺提

15、供包括消防、安防、HVAC等的全系列產(chǎn)品與冷機廠商提供的群控系統(tǒng)比較硬件需求謝謝！ch71nt05Users$E486581Framework:節(jié)能測試測試指標比較方法 隔天（間隔13天風別運行原有系統(tǒng)和先控系統(tǒng)）優(yōu)點：能夠消除天氣、產(chǎn)量等的影響 缺點：切換過程麻煩對照歷史數(shù)據(jù)（與往年同期相比）優(yōu)點：沒有切換的麻煩 缺點：易受天氣、產(chǎn)量等因素的影響分段運行（原系統(tǒng)連續(xù)運行20天，先控系統(tǒng)連續(xù)運行20天）優(yōu)點：沒有切換的麻煩 缺點：易受天氣、產(chǎn)量等因素的影響數(shù)據(jù)來源 先控系統(tǒng)計算并保存在數(shù)據(jù)庫中的系統(tǒng)總功率（需要對方認可）專門安裝的電度表（需要額外投入）測試日期季節(jié)變化對節(jié)能比例影響大（高負荷季節(jié)比例小總量大，低負荷季節(jié)比例大總量?。┙ㄗh在高低負荷季節(jié)分