[发明专利]中央空调冷冻站系统的节能优化控制系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种中央空调冷冻站系统的节能优化控制系统，包括工业控制计算机、以及与其连接的PLC/BAS现场控制系统、优化控制仿真平台、能耗设备及控制模型库、远端能耗诊断跟踪平台和能耗关联数据库。本发明采用模块化架构的冷冻站系统模型，实时更新设备模型数据样本，矫正设备模型，以及全局优化的寻优方法，实现对中央空调冷冻站系统运行参数的采集和优化，提高中央空调冷冻站系统的整体运行能效，达到节能降耗的效果。

技术领域

本发明涉及节能优化控制系统及方法领域，具体地说，特别涉及到一种中央空调冷冻站节能优化控制系统及其控制方法。

背景技术

随着能源价格的一路上涨，降低能耗已成为全社会的共识。中央空调系统在现在商业建筑中应用非常广泛，其能耗在整个建筑中的比例非常大，一般为40%～50%。如何降低中央空调系统的能源消耗成为一个重要的研究课题。

中央空调冷冻站系统中，一般由冷水机组、冷冻水系统、冷却水系统组成，冷水机组由多台相同或不同的制冷机构成，负责生产末端需要的冷冻水；冷冻水系统由冷冻水泵(一次泵/二次泵)、冷冻水管网构成，负责将冷机产生的冷冻水输送至末端，带走末端热量；冷却水系统由冷却水泵、冷却塔、冷却水管网构成，负责将冷机的冷凝热排放到环境大气中。

冷冻站系统涉及的设备众多，控制的输入输出变量众多，具有非线性、时变、耦合特点。传统中央空调冷冻站控制方法多为单点控制，例如，冷水机组的台数控制，根据冷机供水温度与设定值的偏差，作为依据；恒压差控制对谁系统供回水压差进行控制。典型单变量控制是PID控制，虽然控制算法简单、可靠性高，但容易发生振荡、稳定性较差。

针对冷冻站系统，近几年出现了一些新的控制方式，如模糊控制技术，其主要的问题是指针对中央空调冷冻站内某个单独设备或局部小系统的控制，没有对整个系统进行节能优化控制，节能效果受限。此外，最新出现一种叫全局优化控制实现方式，以中央空调冷冻站的整体消耗冷量最小为优化目标，对系统各个设备进行控制，但由于其控制模型的复杂性、控制方法的高耦合性，在项目具体应用中出现控制系统调试时间太长、控制方法所采用设备模型无辨识或辨识周期较长、控制方法的可复制性较差。

发明内容

本发明实际需要解决的技术问题是：提供一种中央空调冷冻站系统的节能优化控制系统及其控制方法，采用模块化架构的冷冻站系统模型，实时更新设备模型数据样本，矫正设备模型，以及全局优化的寻优方法，实现对中央空调冷冻站系统运行参数的采集和优化，提高中央空调冷冻站系统的整体运行能效，达到节能降耗的效果。

一种中央空调冷冻站系统的节能优化控制系统，包括工业控制计算机、以及与其连接的PLC/BAS现场控制系统、优化控制仿真平台、能耗设备及控制模型库、远端能耗诊断跟踪平台和能耗关联数据库；

所述能耗设备及控制模型库用于提供中央空调冷冻站系统中各个设备与控制方式的仿真模型，包括冷水机组模型、冷却塔及风机模型、水泵模型、管路模型、温度控制模型和流量控制模型；

所述优化控制仿真平台根据中央空调冷冻站系统的实际系统配置及运行原理，从能耗设备及控制模型库选取对应模型，并建立冷冻站系统模型，进行仿真控制测试与调试，将系统模型移植到工业控制计算机，供其执行优化控制；

所述工业控制计算机通过以太网与PLC/BAS现场控制系统连接，用于接收PLC/BAS现场控制系统定时发送的设备运行状态参数，并对能耗仿真数学模型进行实时矫正，同时还能进行全局节能优化控制运算，并将优化运行指令返回给PLC/BAS控制器；

所述远端能耗诊断跟踪平台用于接收工业控制计算机定期上传的中央空调冷冻站系统运行性能数据，进行各个设备的运行健康性评估并反馈评估结果，此外，将冷冻站系统运行数据保存在关联数据库；

所述能耗关联数据库用于接收工业控制计算机定期上传的中央空调冷冻站系统运行性能数据，进行筛选保存，供远端能耗诊断跟踪平台调用。