冷机站先进控制系统

PAGEPAGE2冷机站先进控制系统摘要行方案，指导常规控制系统工作从而最大化冷机站的系统效率。AdvancedChillerPlantControlSystemAbstractRunningabovethebuildingautomationsystem,theadvancedchillerplantcontrolsystemcanapproximateactualloaddemandthebuildingbytakingdemandsideinformationasreference,simulaterunningperformanceofvariouspartsofthechillerplantwithadynamicmodelingsystem,optimizetheworkingscheduleandrunningsettingsofthechillerplantwithadynamicprogrammingsolver,andautomaticallyguidetheconventionalcontrolsystemtorunthechillerplantinthesafestandmosteconomicalway.简介冷机站的能耗约占大楼总能耗的30~50%(例如：未来一段时间内大楼的冷/热负荷的变化趋势，包括冷机、冷却塔、换热器、甚至蓄冰系统在内的各设备在不同工况下)冷机站的运行效率保持在高水平。作为对常规系统的补充，冷机站先进控制技术(以下简称“冷机站先控”)（系统组成管理层 5（可选） I I_, - -,- -- -------J_ -----------控制器

历有的楼宇自动化系统

冷机站先进控制系统工作站（新培）设备层

、图1冷机站先控系统利用了常规系统的硬件设备冷机站先进控制模块冷机站先进控制模块应用支撑平台实时数据(上传),控制指令(下传)启/闭/开度启/停/频率设定启/停、风机档位启/停，工温设定水泵冷却塔冷机．．．．．·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''.·.·,'''启/闭/开度启/停/频率设定启/停、风机档位启/停，工温设定水泵冷却塔冷机．．．．．各阀门图2系统框架（阴影部分为常规系统，白色部分为先控系统）5（根据负荷数1小时或更长时间内的优化运行方案（1）。方案中针对当前时刻的运行设定将通过楼宇自动化系统送往楼宇控制器并转化成各种设备的控制命令（包括基本的联动操作）发往相应的设备。图3优化引擎的输入与输出表1优化控制模块输出的运行方案（0表示关闭）冷却塔开启的风机

冷却水泵流量设定值

冷机出口水温设定

一次泵流量设定值(立方米/小时间点数(立方米/小时)(℃)时)1号2号3号1号2号3号4号1号2号3号1号2号3号4号16:20221909090010093636363616:252219090900100103636363616:30220909000100103636363616:35120909000110103636363616:401109090001101100363616:45000000000000363616:50000000000000363616:55000000000000003制系统则负责最基本的连锁（阀门与冷机的配合等）工作原理与特点15分钟）负荷需求。两者的叠加被作为最终的负荷数据。先控系统还将随着工况的变化（例如相同供冷/热量下制冷/热效果的差异）不断更新这一计算结果。（1小时或更长时间段内各设备的启停和工作点进”原有方案，并重新送到仿真系统。周而复始直至获得最佳方案。/冷效应（当制冷开始时，冷冻水水温逐渐降低、而建筑物各处的温度则以更缓慢的速度降低），无论是静态还是动态模型都采用统计方法[]最典型的统计建模方法包括一次或二次回归、人工神经元网络、决策树等）根据历史数据（或称训练样本）（冷机、冷却塔、水泵等）的性能以及楼宇对制冷/热的反应特性会随着时间、环境、和维护水（COP的实际值和模拟值间的差别。图4COP的实际值与模拟值比较（横坐标为制冷量）4PAGEPAGE8冷机站工作在一个充满时变因素（负荷、能源价格、设备性能等）[]4个方面对比了动态优化技术和只针对某静态动态目标最小化静态动态目标最小化 N设备u在当前时刻能耗设备u1最小化来N设备u在t时刻能耗时间t当前设备u1考虑的时间点前一时刻点＋当前点过去＋现在＋将来效益较少更多调整频繁，不能利用电价变化以及 根据负荷预测减少不必要的调整能建筑物的热响应特性等 利用电价变化以及建筑物本身的蓄冷热特性与控制系统的配合较差较好对控制系统引入额外的不必要的干 对控制系统的干扰最小化扰些差异：传统控制先进控制负荷计算压差法、温差法、或温差流量法（不 根据大楼温度分布估计的实际负荷传统控制先进控制负荷计算压差法、温差法、或温差流量法（不 根据大楼温度分布估计的实际负荷能准确反映真实的负荷需求） ＋负荷趋势(根据天气、季节、时段等因素预测并校正)优化策略优化策略静态的经验型策略，适用程度有限（受限于设备性能的退化、设计的变更、以及各种故障），多为人工设计（依赖设计人员的风格、业务水平和工作态度、难以考虑各种可能的情况）自适应模型（不依赖人工经验和预设逻辑，与现场实际保持一致）＋动态优化引擎（真正求解复杂的优化问题）。能够同时兼顾各种考量，并根据系统状态的变化动态修改优化范围水系统为主水系统＋冷机，并可扩展到用户端（例如新风冷却）设备性能不检测自动检测并作为优化问题的输入蓄冷能力及电价的波动不考虑（缺乏动态优化引擎）作为优化问题的一部分考虑能效审计不考虑提供机组和全系统的能效数据并可保存长达5年的运行历史记录维护建议不提供自动检测机组效率的下降节能特性先控系统的节能来源于以下几个方面：照实际需求安排冷、热量的生产，可以避免过量供应造成的浪费。量。身的蓄冷/热特性（来自于大楼本身或专门的蓄冰和蓄冷系统）延长系统在最优效率区间或者低电价时段的工作时间。应用案例HeerlenAtrium750张病床，2003550万欧元（500万人民币）。700020％（由于电价的波动，运行费用的降低幅度略大于该比例）。冷机站电功率比较图冷机站电功率比较图21030.0027.3419024.0725.00170150功130均110(未优化优化节能比例(%)20.00)17.76%例15.00比能(9.3010.00节905.00700.00六月 七月 九月 十月份5常规控制系统与先控系统在平均电功率上的比较(8在图中标出)启动过程功耗曲线3501电价功耗(未优化)功耗(优化)0.93000.82500.7)W)k200启动过程功耗曲线3501电价功耗(未优化)功耗(优化)0.93000.82500.7)W)k200(耗功150系1000.6度0.5元(/0.4价电0.30.2500.1008:308:408:50时间(a)平均室温变化平均室温变化2928平均室温(优化)平均室温(未优化)27)C26(温室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时间(b)启动阶段电费变化启动阶段电费变化350300电费（优化）电费（未优化）250）（150电1005005:305:405:506:06:106:206:306:406:507:07:107:207:307:407:508:08:108:208:308:408:509:0时间(c)图6(a)常规控制系统