冷機站先進(jìn)控制系統(tǒng)

PAGEPAGE2冷機站先進(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站的系統(tǒng)效率。AdvancedChillerPlantControlSystemAbstractRunningabovethebuildingautomationsystem,theadvancedchillerplantcontrolsystemcanapproximateactualloaddemandthebuildingbytakingdemandsideinformationasreference,simulaterunningperformanceofvariouspartsofthechillerplantwithadynamicmodelingsystem,optimizetheworkingscheduleandrunningsettingsofthechillerplantwithadynamicprogrammingsolver,andautomaticallyguidetheconventionalcontrolsystemtorunthechillerplantinthesafestandmosteconomicalway.簡介冷機站的能耗約占大樓總能耗的30~50%(例如：未來一段時間內(nèi)大樓的冷/熱負(fù)荷的變化趨勢，包括冷機、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)冷機站的運行效率保持在高水平。作為對常規(guī)系統(tǒng)的補充，冷機站先進(jìn)控制技術(shù)(以下簡稱“冷機站先控”)（系統(tǒng)組成管理層 5（可選） I I_, - -,- -- -------J_ -----------控制器

歷有的樓宇自動化系統(tǒng)

冷機站先進(jìn)控制系統(tǒng)工作站（新培）設(shè)備層

、圖1冷機站先控系統(tǒng)利用了常規(guī)系統(tǒng)的硬件設(shè)備冷機站先進(jìn)控制模塊冷機站先進(jìn)控制模塊應(yīng)用支撐平臺實時數(shù)據(jù)(上傳),控制指令(下傳)啟/閉/開度啟/停/頻率設(shè)定啟/停、風(fēng)機檔位啟/停，工溫設(shè)定水泵冷卻塔冷機．．．．．·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''啟/閉/開度啟/停/頻率設(shè)定啟/停、風(fēng)機檔位啟/停，工溫設(shè)定水泵冷卻塔冷機．．．．．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小時或更長時間內(nèi)的優(yōu)化運行方案（1）。方案中針對當(dāng)前時刻的運行設(shè)定將通過樓宇自動化系統(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行方案（0表示關(guān)閉）冷卻塔開啟的風(fēng)機

冷卻水泵流量設(shè)定值

冷機出口水溫設(shè)定

一次泵流量設(shè)定值(立方米/小時間點數(shù)(立方米/小時)(℃)時)1號2號3號1號2號3號4號1號2號3號1號2號3號4號16:20221909090010093636363616:252219090900100103636363616:30220909000100103636363616:35120909000110103636363616:401109090001101100363616:45000000000000363616:50000000000000363616:55000000000000003制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)最基本的連鎖（閥門與冷機的配合等）工作原理與特點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）不斷更新這一計算結(jié)果。（1小時或更長時間段內(nèi)各設(shè)備的啟停和工作點進(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)制冷開始時，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），無論是靜態(tài)還是動態(tài)模型都采用統(tǒng)計方法[]最典型的統(tǒng)計建模方法包括一次或二次回歸、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)、決策樹等）根據(jù)歷史數(shù)據(jù)（或稱訓(xùn)練樣本）（冷機、冷卻塔、水泵等）的性能以及樓宇對制冷/熱的反應(yīng)特性會隨著時間、環(huán)境、和維護(hù)水（COP的實際值和模擬值間的差別。圖4COP的實際值與模擬值比較（橫坐標(biāo)為制冷量）4PAGEPAGE8冷機站工作在一個充滿時變因素（負(fù)荷、能源價格、設(shè)備性能等）[]4個方面對比了動態(tài)優(yōu)化技術(shù)和只針對某靜態(tài)動態(tài)目標(biāo)最小化靜態(tài)動態(tài)目標(biāo)最小化 N設(shè)備u在當(dāng)前時刻能耗設(shè)備u1最小化來N設(shè)備u在t時刻能耗時間t當(dāng)前設(shè)備u1考慮的時間點前一時刻點＋當(dāng)前點過去＋現(xiàn)在＋將來效益較少更多調(diào)整頻繁，不能利用電價變化以及 根據(jù)負(fù)荷預(yù)測減少不必要的調(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)的配合較差較好對控制系統(tǒng)引入額外的不必要的干 對控制系統(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)大樓溫度分布估計的實際負(fù)荷傳統(tǒng)控制先進(jìn)控制負(fù)荷計算壓差法、溫差法、或溫差流量法（不 根據(jù)大樓溫度分布估計的實際負(fù)荷能準(zhǔn)確反映真實的負(fù)荷需求） ＋負(fù)荷趨勢(根據(jù)天氣、季節(jié)、時段等因素預(yù)測并校正)優(yōu)化策略優(yōu)化策略靜態(tài)的經(jīng)驗型策略，適用程度有限（受限于設(shè)備性能的退化、設(shè)計的變更、以及各種故障），多為人工設(shè)計（依賴設(shè)計人員的風(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)驗和預(yù)設(shè)邏輯，與現(xiàn)場實際保持一致）＋動態(tài)優(yōu)化引擎（真正求解復(fù)雜的優(yōu)化問題）。能夠同時兼顧各種考量，并根據(jù)系統(tǒng)狀態(tài)的變化動態(tài)修改優(yōu)化范圍水系統(tǒng)為主水系統(tǒng)＋冷機，并可擴展到用戶端（例如新風(fēng)冷卻）設(shè)備性能不檢測自動檢測并作為優(yōu)化問題的輸入蓄冷能力及電價的波動不考慮（缺乏動態(tài)優(yōu)化引擎）作為優(yōu)化問題的一部分考慮能效審計不考慮提供機組和全系統(tǒng)的能效數(shù)據(jù)并可保存長達(dá)5年的運行歷史記錄維護(hù)建議不提供自動檢測機組效率的下降節(jié)能特性先控系統(tǒng)的節(jié)能來源于以下幾個方面：照實際需求安排冷、熱量的生產(chǎn)，可以避免過量供應(yīng)造成的浪費。量。身的蓄冷/熱特性（來自于大樓本身或?qū)ｉT的蓄冰和蓄冷系統(tǒng)）延長系統(tǒng)在最優(yōu)效率區(qū)間或者低電價時段的工作時間。應(yīng)用案例HeerlenAtrium750張病床，2003550萬歐元（500萬人民幣）。700020％（由于電價的波動，運行費用的降低幅度略大于該比例）。冷機站電功率比較圖冷機站電功率比較圖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)啟動過程功耗曲線3501電價功耗(未優(yōu)化)功耗(優(yōu)化)0.93000.82500.7)W)k200啟動過程功耗曲線3501電價功耗(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價電0.30.2500.1008:308:408:50時間(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時間(b)啟動階段電費變化啟動階段電費變化350300電費（優(yōu)化）電費（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時間(c)圖6(a)常規(guī)控制系統(tǒng)