冷机站先进控制中文20120305

1、冷机站先进控制系统霍尼韦尔综合科技(中国)全新技术降低建筑物能耗目录 运行优化 vs.改造节能面临的挑战全新的优化解决方案案例介绍总结节能势在必行 传统能源不可再生，新型能源尚未成熟光伏，风电，潮汐发电应用范围有限核电的安全问题建筑的能耗（包括建造能耗、办公能耗、制冷和采暖等）约占全社会总能耗的30%中央空调是最主要的“能耗大户” (40% - 60%)然而长期以来，作为能耗大户的中央空调系统：相对于工业领域，自动化水平低管理水平低，人为疏忽和经验错误泛滥能源浪费严重，节能空间大运行优化 vs.改造节能冷机站面临的挑战制冷机房制冷机的开启台数?最优的冷冻水流量?最优的冷冻水温设定冷却塔的开启台

2、数?冷却水泵的开启台数?地源热泵系统的效率退化？最优的冷却水温设定?真实的负荷?短期内负荷将如何变化?楼宇的热响应状况不同负荷下最优的冷源选择？何时蓄冷何时放冷以及蓄冷放冷进度？最佳蓄冷量？最优的冷冻水温设定楼宇冷机站能耗约占建筑物总能耗的40%60%负荷计算是冷机站运行决策的重要基础，但是原有的负荷计算方法被动式时间上滞后于真正的需求变化基于温差、压差、或温差流量的乘积并不是真正的制冷需求，而是冷冻水系统散失的冷量（只要有温差，就会有冷量散失）包含过量供应导致冷机工作在低效的低温区间不包含负荷的变化趋势可能导致冷机等设备的不必要启停负荷需求制冷量The oversupply recorded

3、 in an office building过量供应（蓝线以上部分）是散失而非真实负荷 冷机站面临的挑战制冷负荷冷机站面临的挑战控制策略固定的控制逻辑应对始终变化的日常负荷忽视同种设备间的性能差异 (由于安装, 性能退化,水力不平衡等)忽视同一设备不同工况下的性能差异不考虑负荷趋势 (在下一个时刻负荷是增加，还是减少?) 没有考虑电价因素, 系统的蓄冷蓄热特性（建筑物本身，专用蓄冷设备等）, 最优运行模式的选择每天变化的负荷曲线同一冷机不同工况下的性能差异不同冷机间的性能差别变化的能源价格，系统的热响应，固定的控制策略不变应万变?冷机站面临的挑战控制逻辑假设冷机站由10台设备组成，每种设备只考

4、虑“开”、“关”、“不可用”三种状态，那么一套完整的群控逻辑将要考虑至少310种状态组合，这在实际的工程中是无法人工处理的 失败率高达90%，劳民伤财与系统效率相关的参数冷却水流量冷却水温度(注意它只是中间变量)冷冻水流量冷冻水温度(注意它只是中间变量)冷机的负荷水平水泵的负荷水平一次泵负荷(%)冷机站平均功耗(kW)冷机站制冷量(kW)系统COP33117.232021.7266131.522692.05100143.872892.01某种工况下，当一次泵负荷为66时冷机站达到最高效率降低冷却水温通常能提高系统COP超出常规控制逻辑的考虑范围冷机站面临的挑战运行参数提高冰水温度通常能提高系统

5、COP，但不是强相关保证安全和舒适度前提下，是否存在最佳参数最大化系统效率？作为能耗大户，冷机站通常缺少设备在不同的工况下的运行效率（单台冷机的COP曲线，系统COP曲线）各种类型的设备性能退化维护工作的后效分析班组绩效考评?不能为冷机站维护提供决策支持冷机站面临的挑战维护信息先进控制系统全新解决方案-冷机站先进控制系统制冷机房制冷机的开启台数?最优的冷冻水流量?冷机的出水温度设定冷却塔的开启台数?冷却水泵的开启台数?地源热泵系统的效率退化？最优的冷却水温设定?真实的负荷?短期内负荷将如何变化?楼宇的热响应状况负荷需求设备性能优化设定不同负荷下最优的冷源选择？何时蓄冷何时放冷以及蓄冷放冷进度？

6、最佳蓄冷量？最优的冷冻水温设定楼宇冷机站先进控制系统-产品组成CPO BuilderCPOEvent ManagerTotalPlant BuilderCPO Communicator系统架构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系统特点容错控制+运行节能+节能审计 “三位一体” 依据多种因素预测真实负荷 技术特点(I)主动负荷计算(Active Load Calculation)长期 (24 小时)负荷预测短期 (半小时) 负荷预测用户的使用偏好历史数据负荷预测+技术特点(II) 3维优化(3D Run-time Optimization)在设备、子系统、和时间轴3个维度上同时进行优化，最大化节能空间时间子系统设备冷却水子系统、冷冻水子系统、冷机子系统冷机、水泵、冷却塔风

8、机、电价变化、天气变化、蓄冷蓄热、“销峰填谷”采用动态模拟和动态规划的优化引擎基于动态仿真模型、万里挑一的优化策略冷机站动态仿真模型运行结果评估与改进运行计划与运行参数(冷机、冷却塔、水泵的启停时间、工作点设置等)运行结果（能耗、效率、温度变化等）最优计划与参数1.2N评估改进再评估再改进最优结果3个小时预先考虑各种时变因素以及冷机站的动态响应过程动态规划示意图技术特点(III) 免逻辑设计(Logic Free Control)步骤原有系统Dynamatic1安装必要的传感器和执行机构安装必要的传感器和执行机构（可能需要功率计）2收集设备信息，以及冷机站的设计信息3设计控制逻辑不需要4采用组

9、态软件设计操作员使用的界面（例如系统总图）不需要5安装节能系统不需要6安装能耗审计系统不需要7完成在实现容错控制的同时，大幅节约工程时间和成本系统原理图动态技术服务动态系统实时更新设备性能动态蓄冷/蓄热模型动态规划系统架构图末端信息楼宇自动化系统数据校验水泵冷机实时数据 (上传), 优化指令与参数 (下传)冷却塔锅炉等冷机先进控制系统实时数据 (上传), 优化指令与参数 (下传)用户界面数据接口数据库模型库优化引擎故障诊断方便快捷的节能改造方案(针对含自动化系统的用户)方便快捷的节能改造方案 (针对无自动化系统的用户)含先进控制模块的控制柜传感器和执行机构远程工作站（可选）案例分析一 ：张江园

10、区 （2009 2010）写字楼6个子系统18 台风冷热泵机组,23台定速泵采用运行优化系统可提高系统效率8，并降低20%(年平均，含制冷和制热) 的能耗提高了室温稳定程度案例分析一 ：日能耗比较休息日案例分析一：更经济的预制冷案例分析二：航天大厦 （2010）宾馆 +写字楼面积 40,000 m23 台水冷螺杆冷机 4 台变频一次泵4 台工频冷却泵 6台冷却塔年节能比例超过 18%被上海市旅游局嘉奖案例分析三：南京地铁河定桥站 （2011）站台和站厅，车控室3 台水冷螺杆冷机 3 台工频一次泵3 台工频冷却泵 4台冷却塔初步节能比例超过40%案例分析四(I)：苏州维信电子B厂区 （2011）

11、PCB制造、组装，对温湿度有严格要求冷机站部分年能耗500万元人民币 3 台水冷离心冷机 ，1台免费制冷板换2 台工频一次泵，2台变频一次泵2 台工频冷却泵，2台变频冷却泵 6台冷却塔初步节能比例超过17%开始优化运行案例分析四(II) ：苏州维信电子B厂区 （2011）改造前后的运行状态对比案例分析四(III) ：苏州维信电子B厂区 （2011）改造前的运行管理手段+/? !.改造后的运行与管理方式改造前车间湿度变化（8/319/1）改造后车间湿度变化（9/59/6）12月份的能耗测试比较表 测试编号测试日期运行方式大气温度日平均（）大气湿度日平均（%）室内温度日平均（）室内湿度日平均（%）

12、能耗日累计(kWh)12011/12/13手动方式6.46520.246.210083.822011/12/14先控方式7.759.820.740.17292.9变化幅度1.3-5.20.5-6.1-2790.9变化比例20.31 -8.00 2.48 -13.20 -27.68 早期案例Atrium医院位于荷兰Heerlen地区 1230张病床供热、冷、蒸汽和电力热负荷13246MWh冷负荷3789MWh蒸汽负荷3007MWh电力负荷11826MWh运行近7年来节约的能源成本超过700k欧元（约700万人民币）2003年启动运行至今能耗在线预测实时优化调度通过霍尼韦尔EBI系统进行闭环控制总

13、结霍尼韦尔的冷机站先进控制系统采用了模型预测方法计算冷/热负荷，它比温差法、压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求自动在线分析设备的实际性能和大楼的冷/热响应特性同时考虑近百个影响冷机站效率的变量，包括流量、温度、环境湿度、分时电价等自动地利用空调水系统和大楼的蓄冷、蓄热能力每隔五分钟根据最新情况以最安全和最节能的方式调整冷机站各部分的运行，包括设备的启停、水温的设定、阀门的开合等不采用任何预设逻辑和经验规则，灵活自动地为每一个用户量身定制最优化控制策略比常规自动控制系统能够节省超过15的电费能够更稳定地保持室内温度和用户的舒适度量出为入三维优化化繁为简是革命性的先进控制而不单是优化霍尼韦

14、尔的技术优势霍尼韦尔的模拟仿真技术UniSim是世界三大仿真技术平台之一也是唯一能够在同一套模型上实现动态和静态仿真的平台广泛应用于流程工业的设计、优化、操作员培训、以及控制方案的研究与测试帮助上海SECCO（中国最大的单体乙烯生产线）创造了乙烯开车最快世界记录霍尼韦尔的先进控制技术是世界最大的先进控制技术厂商提供从模型预测控制到生产执行系统（MES），再到最优化全厂计划与调度的全系列解决方案与技术覆盖8种不同的工业领域3000+成功应用案例帮助上海SECCO在中国首先实现了乙烯装置在线优化，也是世界范围内屈指可数的成功案例霍尼韦尔的楼宇自动化技术100年温控器生产的历史5+种楼宇自动化平台提

15、供包括消防、安防、HVAC等的全系列产品与冷机厂商提供的群控系统比较硬件需求谢谢！ch71nt05Users$E486581Framework:节能测试测试指标比较方法 隔天（间隔13天风别运行原有系统和先控系统）优点：能够消除天气、产量等的影响 缺点：切换过程麻烦对照历史数据（与往年同期相比）优点：没有切换的麻烦 缺点：易受天气、产量等因素的影响分段运行（原系统连续运行20天，先控系统连续运行20天）优点：没有切换的麻烦 缺点：易受天气、产量等因素的影响数据来源 先控系统计算并保存在数据库中的系统总功率（需要对方认可）专门安装的电度表（需要额外投入）测试日期季节变化对节能比例影响大（高负荷季节比例小总量大，低负荷季节比例大总量小）建议在高低负荷季节分