[发明专利]基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法及装置

权利要求书

1、一种基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法，包括以下步骤：

第一步，根据调试数据初步确定集中空调系统中的制冷机组，冷却水泵，冷冻水泵和冷却塔风机的能耗模型，并将各模型参数固化在控制模块中；

第二步，控制模块通过制冷机组数据采集器获得制冷机组的冷凝温度、蒸发温度、冷冻水供水温度、冷冻水回水温度和机组能耗，通过多通道数据采集板卡和传感器获取数据获得系统总冷却水流量、总冷冻水流量、各冷冻水泵和冷却水泵的能耗，以及冷却塔进风口空气的温度和湿度，这些参数按时间序列进行逐一保存；

第三步，控制模块根据冷冻水进、出水温度和冷冻水流量的当前和历史数据序列，利用自回归滑动平均空调负荷预测模型获得未来时刻用户端空调冷量需求量；控制模块根据制冷机组当前的冷凝温度，蒸发温度，冷负荷率，冷却水进水温度、冷凝器冷却水流量及制冷机组能耗数据利用多元非线性回归方法更新制冷机组的能效模型；控制模块根据水泵当前的运行流量和对应的能耗数据更新水泵能量模型；冷却塔风机能量模型保持不变；

第四步，以空调负荷预测值和各设备最新能耗模型为基础，控制模块根据优化节能工况计算模型确定下一时刻各设备的优化节能运行工况；

第五步，控制模块通过RS-485通讯线将得到的优化运行工况传输给各设备的调节器，使各设备在系统总能耗最小的情况下节能运行；

第六步，设定时间间隔，重复第三步、第四步和第五步。

2、根据权利要求1所述的基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法，其特征在于，第二步中，最小的数据采样间隔设定为30秒。

3、根据权利要求1所述的基于模型的集中空调系统全局优化节能控制方法，其特征在于，第四步中，所述的优化节能运行工况计算模型如下：

Fte,1,te,2,···te,M;Gcw,1,Gcw,2,···,Gcw,N;Gew,1,Gew,2,···,Gew,K;Gta,1,Gta,2,···,Gta,L;=minΣi=1MEchiller,i+Σj=1NEcp,j+Σk=1KEep,k+Σn=1JEtf,n]]>

约束关联式：

C_te，min≤t_e，i≤C_te，max      i∈[1，M]

C_Gcw，min≤G_cw，j≤C_Gcw，max   j∈[1，N]

C_Gew，min≤G_ew，k≤C_Gew，max   k∈[1，K]

C_Gta，min≤G_ta，n≤C_Gta，max   n∈[1，J]

Σi=1K[Echiller,i·COPt(te,i,tc,i,ri)]≥Qdemand]]>

COPi(te,i,tc,i,ri)=rt(tc,i+273.2te,i+273.2-1)·rt+a1,itc,i+273.2te,i+273.2-a2,i,i∈[1,M]]]>

tc,i=tc,wE,i+Echiller,i[1+COPi(te,i,tc,i,ri)]a3,i+a4,i·Gc,w,i+a5,i·Gc,w,i2i∈[i,M]]]>

tc,wL,i=tc,wE,i+Echiller,i[1+COPi(te,i,tc,i,ri)]cwGc,w,ii∈[i,M]]]>

Gc,w,i=Σi=1NGcp,j/Mi∈[1,M]]]>

tc,wE,i=Σn=1J(Gtw,n·ttwL,n)/Σn=1JGtw,ni∈[1,M]]]>

ttwL,n=ttwE,n-(b0,n+b1,n(Gta,nGtw,n)+b2,n(Gta,nGtw,n)2)·(has-ha)cwGtw,nn∈[1,J]]]>

Gtw,n=Σi=1NGcp,j/Jn∈[1,M]]]>

ttwE,n=Σi=1M(Gc,w,i·tc,wL,i)/Σi=1M(Gc,w,i)i∈[1,M]]]>

E_cp，j＝c_0，j+c_1，j·G_cp，j+c_2，j·G_cp，j²      j∈[1，N]

E_ep，k＝d_0，k+d_1，k·G_ep，k+d_2，k·G_ep，k²      k∈[1，K]

E_tf，n＝b_3，n+b_4，n·G_ta，n+b_5，n·G_ta，n²      n∈[1，J]

式中，

a_1，i、a_2，i、a_3，i、a_4，i、a_5，i——第i台制冷机组能量模型系数，i∈[1，M]；

b_0，n、b_1，n、b_2，n、b_3，n、b_4，n、b_5，n——第n台冷却塔能量模型系数，n∈[1，J]；

c_0，j、c_1，j、c_2，j——第j台冷却水泵能量模型系数，j∈[1，N]；

d_0，k、d_1，k、d_2，k——第k台冷冻水泵能量模型系数，k∈[1，K]；

c_w——水比热，J/kg·℃；

C_te，min——制冷机组蒸发温度下限值，℃；

C_te，max——制冷机组蒸发温度上限值，℃；

C_Gew，min——冷冻水泵流量下限值，kg/s；

C_Gew，max——冷冻水泵流量上限值，kg/s；

C_Gcw，min——冷却水泵流量下限值，kg/s；

C_Gcw，max——冷却水泵流量上限值，kg/s；

C_Gta，min——冷却塔风机风量下限值，kg/s；

C_Gta，max——冷却塔风机风量上限值，kg/s；

COP_i——第i台制冷机组性能系数，i∈[1，M]；

E_chiller，i——第i台制冷机组能耗，i∈[1，M]，kW；

E_ep，k——第k台冷冻水泵能耗，k∈[1，K]，kW；

E_cp，j——第j台冷却水泵能耗，j∈[1，N]，kW；

E_tf，n——第n台冷却塔风机能耗，j∈[1，N]，kW；

G_ew，k——第k台冷冻水泵流量，k∈[1，K]，kg/s；

G_cw，j——第j台冷却水泵流量，j∈[1，N]，kg/s；

G_ta，n——第n台冷却塔风机风量，n∈[1，J]，kg/s；

C_tw，n——第n台冷却塔水流量，n∈[1，J]，kg/s；

G_c，w，i——第i台制冷机组冷却水流量，i∈[1，M]，kg/s；

h_a——室外空气焓，kJ/kg；

h_a，s——室外饱和空气焓，kJ/kg；

J——冷却塔运行台数；

K——冷冻水泵运行台数；

M——制冷机组运行台数；

N——冷却水泵运行台数；

Q_demand——空调冷量需求，kW；

r_i——第i台制冷机组冷负荷率，即制冷机实际制冷量与其名义制冷量比值；

t_e，i——第i台制冷机组运行蒸发温度，i∈[1，M]，℃；

t_c，i——第i台制冷机组运行冷凝温度，i∈[1，M]，℃；

t_c，wE，i——第i台制冷机组冷却水进口温度，i∈[1，M]，℃；

t_c，wL，i——第i台制冷机组冷却水出口温度，i∈[1，M]，℃；

t_twL，n——第n台冷却塔出水温度，n∈[1，J]，℃；

t_twE，n——第n台冷却塔进水温度，n∈[1，J]，℃。