冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)

PAGEPAGE2冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)摘要行方案，指導(dǎo)常規(guī)控制系統(tǒng)工作從而最大化冷機(jī)站的系統(tǒng)效率。AdvancedChillerPlantControlSystemAbstractRunningabovethebuildingautomationsystem,theadvancedchillerplantcontrolsystemcanapproximateactualloaddemandthebuildingbytakingdemandsideinformationasreference,simulaterunningperformanceofvariouspartsofthechillerplantwithadynamicmodelingsystem,optimizetheworkingscheduleandrunningsettingsofthechillerplantwithadynamicprogrammingsolver,andautomaticallyguidetheconventionalcontrolsystemtorunthechillerplantinthesafestandmosteconomicalway.簡(jiǎn)介冷機(jī)站的能耗約占大樓總能耗的30~50%(例如：未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)大樓的冷/熱負(fù)荷的變化趨勢(shì)，包括冷機(jī)、冷卻塔、換熱器、甚至蓄冰系統(tǒng)在內(nèi)的各設(shè)備在不同工況下)冷機(jī)站的運(yùn)行效率保持在高水平。作為對(duì)常規(guī)系統(tǒng)的補(bǔ)充，冷機(jī)站先進(jìn)控制技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱“冷機(jī)站先控”)（系統(tǒng)組成管理層 5（可選） I I_, - -,- -- -------J_ -----------控制器

歷有的樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)

冷機(jī)站先進(jìn)控制系統(tǒng)工作站（新培）設(shè)備層

、圖1冷機(jī)站先控系統(tǒng)利用了常規(guī)系統(tǒng)的硬件設(shè)備冷機(jī)站先進(jìn)控制模塊冷機(jī)站先進(jìn)控制模塊應(yīng)用支撐平臺(tái)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)(上傳),控制指令(下傳)啟/閉/開(kāi)度啟/停/頻率設(shè)定啟/停、風(fēng)機(jī)檔位啟/停，工溫設(shè)定水泵冷卻塔冷機(jī)．．．．．·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''啟/閉/開(kāi)度啟/停/頻率設(shè)定啟/停、風(fēng)機(jī)檔位啟/停，工溫設(shè)定水泵冷卻塔冷機(jī)．．．．．各閥門圖2系統(tǒng)框架（陰影部分為常規(guī)系統(tǒng)，白色部分為先控系統(tǒng)）5（根據(jù)負(fù)荷數(shù)1小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的優(yōu)化運(yùn)行方案（1）。方案中針對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的運(yùn)行設(shè)定將通過(guò)樓宇自動(dòng)化系統(tǒng)送往樓宇控制器并轉(zhuǎn)化成各種設(shè)備的控制命令（包括基本的聯(lián)動(dòng)操作）發(fā)往相應(yīng)的設(shè)備。圖3優(yōu)化引擎的輸入與輸出表1優(yōu)化控制模塊輸出的運(yùn)行方案（0表示關(guān)閉）冷卻塔開(kāi)啟的風(fēng)機(jī)

冷卻水泵流量設(shè)定值

冷機(jī)出口水溫設(shè)定

一次泵流量設(shè)定值(立方米/小時(shí)間點(diǎn)數(shù)(立方米/小時(shí))(℃)時(shí))1號(hào)2號(hào)3號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)1號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)16:20221909090010093636363616:252219090900100103636363616:30220909000100103636363616:35120909000110103636363616:401109090001101100363616:45000000000000363616:50000000000000363616:55000000000000003制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)最基本的連鎖（閥門與冷機(jī)的配合等）工作原理與特點(diǎn)15分鐘）負(fù)荷需求。兩者的疊加被作為最終的負(fù)荷數(shù)據(jù)。先控系統(tǒng)還將隨著工況的變化（例如相同供冷/熱量下制冷/熱效果的差異）不斷更新這一計(jì)算結(jié)果。（1小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間段內(nèi)各設(shè)備的啟停和工作點(diǎn)進(jìn)”原有方案，并重新送到仿真系統(tǒng)。周而復(fù)始直至獲得最佳方案。/冷效應(yīng)（當(dāng)制冷開(kāi)始時(shí)，冷凍水水溫逐漸降低、而建筑物各處的溫度則以更緩慢的速度降低），無(wú)論是靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)模型都采用統(tǒng)計(jì)方法[]最典型的統(tǒng)計(jì)建模方法包括一次或二次回歸、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、決策樹(shù)等）根據(jù)歷史數(shù)據(jù)（或稱訓(xùn)練樣本）（冷機(jī)、冷卻塔、水泵等）的性能以及樓宇對(duì)制冷/熱的反應(yīng)特性會(huì)隨著時(shí)間、環(huán)境、和維護(hù)水（COP的實(shí)際值和模擬值間的差別。圖4COP的實(shí)際值與模擬值比較（橫坐標(biāo)為制冷量）4PAGEPAGE8冷機(jī)站工作在一個(gè)充滿時(shí)變因素（負(fù)荷、能源價(jià)格、設(shè)備性能等）[]4個(gè)方面對(duì)比了動(dòng)態(tài)優(yōu)化技術(shù)和只針對(duì)某靜態(tài)動(dòng)態(tài)目標(biāo)最小化靜態(tài)動(dòng)態(tài)目標(biāo)最小化 N設(shè)備u在當(dāng)前時(shí)刻能耗設(shè)備u1最小化來(lái)N設(shè)備u在t時(shí)刻能耗時(shí)間t當(dāng)前設(shè)備u1考慮的時(shí)間點(diǎn)前一時(shí)刻點(diǎn)＋當(dāng)前點(diǎn)過(guò)去＋現(xiàn)在＋將來(lái)效益較少更多調(diào)整頻繁，不能利用電價(jià)變化以及 根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)減少不必要的調(diào)整能建筑物的熱響應(yīng)特性等 利用電價(jià)變化以及建筑物本身的蓄冷熱特性與控制系統(tǒng)的配合較差較好對(duì)控制系統(tǒng)引入額外的不必要的干 對(duì)控制系統(tǒng)的干擾最小化擾些差異：傳統(tǒng)控制先進(jìn)控制負(fù)荷計(jì)算壓差法、溫差法、或溫差流量法（不 根據(jù)大樓溫度分布估計(jì)的實(shí)際負(fù)荷傳統(tǒng)控制先進(jìn)控制負(fù)荷計(jì)算壓差法、溫差法、或溫差流量法（不 根據(jù)大樓溫度分布估計(jì)的實(shí)際負(fù)荷能準(zhǔn)確反映真實(shí)的負(fù)荷需求） ＋負(fù)荷趨勢(shì)(根據(jù)天氣、季節(jié)、時(shí)段等因素預(yù)測(cè)并校正)優(yōu)化策略優(yōu)化策略靜態(tài)的經(jīng)驗(yàn)型策略，適用程度有限（受限于設(shè)備性能的退化、設(shè)計(jì)的變更、以及各種故障），多為人工設(shè)計(jì)（依賴設(shè)計(jì)人員的風(fēng)格、業(yè)務(wù)水平和工作態(tài)度、難以考慮各種可能的情況）自適應(yīng)模型（不依賴人工經(jīng)驗(yàn)和預(yù)設(shè)邏輯，與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際保持一致）＋動(dòng)態(tài)優(yōu)化引擎（真正求解復(fù)雜的優(yōu)化問(wèn)題）。能夠同時(shí)兼顧各種考量，并根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的變化動(dòng)態(tài)修改優(yōu)化范圍水系統(tǒng)為主水系統(tǒng)＋冷機(jī)，并可擴(kuò)展到用戶端（例如新風(fēng)冷卻）設(shè)備性能不檢測(cè)自動(dòng)檢測(cè)并作為優(yōu)化問(wèn)題的輸入蓄冷能力及電價(jià)的波動(dòng)不考慮（缺乏動(dòng)態(tài)優(yōu)化引擎）作為優(yōu)化問(wèn)題的一部分考慮能效審計(jì)不考慮提供機(jī)組和全系統(tǒng)的能效數(shù)據(jù)并可保存長(zhǎng)達(dá)5年的運(yùn)行歷史記錄維護(hù)建議不提供自動(dòng)檢測(cè)機(jī)組效率的下降節(jié)能特性先控系統(tǒng)的節(jié)能來(lái)源于以下幾個(gè)方面：照實(shí)際需求安排冷、熱量的生產(chǎn)，可以避免過(guò)量供應(yīng)造成的浪費(fèi)。量。身的蓄冷/熱特性（來(lái)自于大樓本身或?qū)ｉT的蓄冰和蓄冷系統(tǒng)）延長(zhǎng)系統(tǒng)在最優(yōu)效率區(qū)間或者低電價(jià)時(shí)段的工作時(shí)間。應(yīng)用案例HeerlenAtrium750張病床，2003550萬(wàn)歐元（500萬(wàn)人民幣）。700020％（由于電價(jià)的波動(dòng)，運(yùn)行費(fèi)用的降低幅度略大于該比例）。冷機(jī)站電功率比較圖冷機(jī)站電功率比較圖21030.0027.3419024.0725.00170150功130均110(未優(yōu)化優(yōu)化節(jié)能比例(%)20.00)17.76%例15.00比能(9.3010.00節(jié)905.00700.00六月 七月 九月 十月份5常規(guī)控制系統(tǒng)與先控系統(tǒng)在平均電功率上的比較(8在圖中標(biāo)出)啟動(dòng)過(guò)程功耗曲線3501電價(jià)功耗(未優(yōu)化)功耗(優(yōu)化)0.93000.82500.7)W)k200啟動(dòng)過(guò)程功耗曲線3501電價(jià)功耗(未優(yōu)化)功耗(優(yōu)化)0.93000.82500.7)W)k200(耗功150系1000.6度0.5元(/0.4價(jià)電0.30.2500.1008:308:408:50時(shí)間(a)平均室溫變化平均室溫變化2928平均室溫(優(yōu)化)平均室溫(未優(yōu)化)27)C26(溫室25平2423225:305:405:506:006:106:206:306:406:507:007:107:207:307:407:508:008:108:208:308:408:509:00時(shí)間(b)啟動(dòng)階段電費(fèi)變化啟動(dòng)階段電費(fèi)變化350300電費(fèi)（優(yōu)化）電費(fèi)（未優(yōu)化）250）（150電1005005:305:405:506:06:106:206:306:406:507:07:107:207:307:407:508:08:108:208:308:408:509:0時(shí)間(c)圖6(a)常規(guī)控制系統(tǒng)