一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置及控制方法与流程

1.本发明属于可再生能源消纳及储能技术领域，具体涉及一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置及控制方法。


背景技术：

2.蓄冷技术目前主要应用在空调技术领域，是一种对电网负荷移峰填谷具有显著作用的用户侧管理技术，该技术利用富余电力开启制冷机组制冰，把冷量以冰的形式储存起来，在用电峰电时段则通过融冰的方式释放出冷量以供空调用户需求，从而避免或减少使用峰电时段的电力。
3.蓄冷系统在夜间谷电时段储冰，白天非谷电时段融冰释冷，即将夏季峰电时段的冷负荷转移到谷电时段，引导电网谷电时段的用能负荷转变为可调控的低谷用电负荷，具有削峰填谷的作用。采用储冰技术还导致低谷水电增加，非谷电时段电量降低，运行大型储冷装置对发电厂、电网的稳定运行造成影响，大容量储冰可提升夜间谷电时段可再生能源消纳，同时减少化石能源燃烧造成的的煤耗值及碳排放量等，实现对电网负荷的移峰填谷，减轻电网负荷的峰谷差矛盾，提高发电厂的运行效率，最终实现全局性的节能减排效益，具有社会与环境效益。
4.但蓄冷系统运行费用受电价政策、电力调峰需求、机组能效等耦合因素影响，蓄融冰控制策略难，导致运行不经济，系统能效偏低；目前控制有以下几种方案：1、根据峰谷电价智能控制，电力平段冷机运行，电力峰段融冰运行，负荷高峰段冷机与融冰联合运行；此方案电力平段，冷机负荷可调范围较小，无法保证冷机运行在高效区；过了电力峰段，如融冰量剩余过多，存在当日剩余冰量无法融完的风险，导致运行不经济。2、根据季节进行选择控制，夏季冷机与融冰联合供冷；过渡季、冬季用冷机供冷或融冰供冷；夏季冷机与融冰联合供冷，当未到负荷或电力高峰段时，融冰过多，导致存在电价峰端或负荷峰段融冰量不足的风险。
5.中国专利cn110657512a公开了基于热点联合调度的冰蓄冷空调经济性分析方法和装置。但是其技术方案主要用于前期规划，不使用于根据已知设备进行经济性控制。
6.因此，针对以上不足，本发明急需提供一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置及控制方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置及控制方法，以解决现有技术中目前冰蓄冷系统控制运行不经济，不合理、系统能效低等问题。
8.一方面，本发明提供的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，包括：获取模块，用于获取用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组蓄冷效率、制冷效率；计算模块，用于将用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统制冷效率和双工况机组的蓄冷效率和释冷效率带入释冷优化模型计算，得到释冷优化计
划；执行模块，用于向双工况机组和蓄冷制冷系统发送指令以执行释冷优化计划。
9.如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，所述释冷优化计划包括蓄冷制冷系统的逐时释冷量、双工况机组的逐时制冷量和双工况机组的蓄冷时间。
10.如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，还包括：存储模块，用于存储释冷优化计划和设备信息，所述设备信息包括冷水机组信息及每个所述冷水机组对应的能效曲线信息；判断模块，用于对比释冷优化计划的系统负荷率和最高能效的系统负荷率，并调整释冷优化计划，使其系统负荷率与最高能效的系统负荷率相同。
11.如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，所述释冷优化模型包括释冷优化数学模型、释冷经济模型和蓄冷模型，所述释冷优化数学模型的模型公式为：
[0012][0013]
其中，e为蓄冷制冷系统日最大累计释冷量，b为小时蓄冷制冷系统最大释冷量，d为小时最大双工况机组制冷量，ai为第i小时的冷负荷，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，d为双工况机组小时制冷量；i为时刻，i＝0,2,3,
…
23；
[0014]
所述释冷经济模型的模型公式为：
[0015]
a＝max(∑(β
×
bj)+∑(γ
×
bk))，
[0016]
其中，a为日释冷电量花费，β为白天平价、γ为白天峰价，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，j为平价时刻，k为峰价时刻，j＝0,2,3,
…
23，k＝0,2,3,
…
23，且j、k不相等；
[0017]
所述蓄冷模型的模型公式为：
[0018][0019]
其中，g为蓄冷时间，c为小时最大双工况机组蓄冷量，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，i＝0,2,3,
…
23。
[0020]
如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，所述获取模块包括：输入模块，用于通过输入获取全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组蓄冷效率和制冷效率；负荷模块，用于获取用电侧逐时冷负荷。
[0021]
如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，所述负荷模块包括：末端负荷设置子模块，用于设置末端负荷的启闭，并根据末端负荷的启用获取用电侧逐时冷负荷；末端负荷预测子模块，用于预估末端复合的启闭，并根据末端复合的启用预估获取用电侧逐时冷负荷。
[0022]
如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制装置，进一步优选为，还包括显示模块，所述显示模块显示输入的全天候峰谷电价信息和释冷优化计划。
[0023]
本发明还公开了用于蓄冷空调系统的优化控制方法，用于上述任一项所述的蓄冷
空调系统的优化控制装置，包括：s1：输入模块获取全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组蓄冷效率、制冷效率；负荷模块获取用电侧逐时冷负荷；s2：计算模块将用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组制冷效率和蓄冷效率带入释冷优化模型计算，得到释冷优化计划；s3：存储模块获取存储释冷优化计划和设备信息，所述设备信息包括冷水机组信息及每个所述冷水机组对应的能效曲线信息；s4：判断模块对比释冷优化计划的系统负荷率和最高能效的系统负荷率，并调整释冷优化计划，使其系统负荷率与最高能效的系统负荷率相同；s5：执行模块发送指令以执行s4中的调整释冷优化计划。
[0024]
如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制方法，进一步优选为，s2中，所述计算模块还用于根据释冷优化模型获取多组释冷优化初始计划，并依次验算多组释冷优化初始计划的电费成本，电费成本最小的释冷优化初始计划为计算得到的释冷优化计划。
[0025]
如上所述的用于蓄冷空调系统的优化控制方法，进一步优选为，s4中，所述判断模块根据设备信息的最高能耗信息调节双工况机组包括：当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＜冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则增加双工况机组制冷量，并降低蓄冷制冷系统释冷量；当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＝冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则不调整；当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＞冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则降低双工况机组制冷量，并蓄冷制冷系统释冷量；且调整前后，双工况机组制冷量与蓄冷制冷系统释冷量之和均与冷负荷相同。
[0026]
本发明与现有技术相比具有以下的优点：
[0027]
本发明公开的用于蓄冷空调系统的优化控制装置包括获取模块、计算模块和执行模块，其中计算模块用于根据获取模块得到的用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组制冷效率和蓄冷效率，计算得到释冷优化计划，并通过执行模块执行。且通过上述装置，通过制定优化运行策略，结合峰谷电价，自动分配双工况机组制冷、蓄冷以及蓄冷制冷系统的释冷比例，降低双工况机组的蓄冷的运行成本。同时还通过能效对比，通过调节双工况机组的制冷效率和蓄冷制冷系统的释冷比例，使冷水机组运行在高效区间，提高冰蓄冷系统整体能效水平；
[0028]
本发明所公开的用于蓄冷空调系统的优化控制装置通过运行区域能效、系统运行经济分析，结合峰谷电价，制定系统优化运行策略，进而使其能够自动分配冷机与融冰负荷比例，达到经济运行；同时还能够优化变频离心机整体制冷量与运行台数，使变频离心机运行在高效区间，提升冰蓄冷系统整体能效水平。
附图说明
[0029]
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]
图1为本发明一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置的模块连接示意图；
[0031]
图2为本发明一种用于蓄冷空调系统的优化控制方法的流程示意图；
[0032]
图3为图1中计算模块的工作流程示意图；
[0033]
图4为本发明一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置中显示模块的显示图。
具体实施方式
[0034]
实施例1：
[0035]
图1公开了一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置。如图1所示，本实施例公开了一种用于蓄冷空调系统的优化控制装置包括：
[0036]
获取模块，用于获取用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组蓄冷效率、制冷效率；
[0037]
计算模块，用于将用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统制冷效率和双工况机组的蓄冷效率和释冷效率带入释冷优化模型计算，得到释冷优化计划；
[0038]
执行模块，用于向双工况机组和蓄冷制冷系统发送指令以执行释冷优化计划。
[0039]
进一步的，本实施例的蓄冷空调系统的优化控制装置中，所述获取模块包括：
[0040]
输入模块，用于通过输入获取全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组制冷效率和蓄冷效率；
[0041]
负荷模块，用于获取用电侧逐时冷负荷。
[0042]
进一步的，所述负荷模块包括：
[0043]
末端负荷设置子模块，用于设置末端负荷的启闭，并根据末端负荷的启用获取用电侧逐时冷负荷；
[0044]
末端负荷预测子模块，用于预估末端复合的启闭，并根据末端复合的启用预估获取用电侧逐时冷负荷。
[0045]
本实施例中，输入模块包括三方面的内容设置：控制周期设置、控制参数设计和峰谷电价设置，其中控制周期设置指设置冰蓄冷系统拟运行时间，该时间的设置以一天为单位，最大运行时间可设置为1年。对于控制参数的设置则主要用于设置全天候峰谷电价、蓄冷制冷系统释冷效率、双工况机组制冷效率和蓄冷效率。其中全天候峰谷电价信息包括电价谷价及时间段、电价平价及时间段、电价峰价及时间段。蓄冷制冷系统释冷效率包括小时最大释冷量和日最大累计释冷量；双工况机组制冷效率和蓄冷效率包括双工况机组小时最大制冷量、日最大累计制冷量和日最大累计蓄冷量。
[0046]
末端负荷设置子模块主要用于人工手动设置控制周期内的空调末端负荷，并获取启用控制信息，末端负荷预测子模块则是通过智能的负荷预测手段得到控制周期内的空调末端负荷。
[0047]
进一步的，本实施例中的蓄冷空调系统的优化控制装置还包括：
[0048]
存储模块，用于存储释冷优化计划和设备信息，所述设备信息包括冷水机组信息及每个所述冷水机组对应的能效曲线信息；
[0049]
判断模块，用于对比释冷优化计划的系统负荷率和最高能效的系统负荷率，并调整释冷优化计划，使其系统负荷率与最高能效的系统负荷率相同。
[0050]
进一步的，本实施例中的蓄冷空调系统的优化控制装置中，所述释冷优化计划包括蓄冷制冷系统的逐时释冷量、双工况机组的逐时制冷量和双工况机组的蓄冷时间。
[0051]
计算模块只要是指蓄冷系统释冷策略自动优化控制算法，对于一套确定空调设备选型的蓄冷系统，蓄冷制冷系统全天制冷量有上限，蓄冷制冷系统每个小时的制冷量也有
其上限，双工况机组每个小时的制冷量也有其上限。为了使冷站系统制取的制冷量满足末端冷负荷，这里冷站系统制取的制冷量主要由蓄冷制冷系统和双工况机组承担，故通过调整每个小时的蓄冷制冷系统小时释冷量、双工况机组小时制冷量，使冷负荷＝蓄冷制冷系统小时释冷量+双工况机组小时制冷量，即对冷站制冷量进行分配。
[0052]
所述蓄冷优化模型包括释冷优化数学模型、释冷经济模型和蓄冷模型，所述释冷优化数学模型的模型公式为：
[0053][0054]
其中，e为蓄冷制冷系统日最大累计释冷量，b为蓄冷制冷系统小时最大释冷量，d为小时最大双工况机组制冷量，ai为第i小时的冷负荷，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，d为双工况机组小时制冷量；i为时刻，i＝0,2,3,
…
23；
[0055]
所述释冷经济模型的模型公式为：
[0056]
a＝max(∑(β
×
bj)+∑(γ
×
bk))，
[0057]
其中，a为日释冷电量花费，β为白天平价、γ为白天峰价，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，j为平价时刻，k为峰价时刻，j＝0,2,3,
…
23，k＝0,2,3,
…
23，且j、k不相等；
[0058]
所述蓄冷模型的模型公式为：
[0059][0060]
其中，g为蓄冷时间，c为小时最大双工况机组蓄冷量，b为蓄冷制冷系统小时释冷量，i＝0,2,3,
…
23。
[0061]
根据释冷优化数学模型的模型公式调整蓄冷制冷系统释冷量，即通过调整释冷比例求解释冷经济模型，当用规划求解计算迭代出最大值a的同时，蓄冷制冷系统的小时释冷量和双工况机组小时制冷量即同时得到。然后根据释冷优化数学模型的模型公式和蓄冷模型的模型公式得到每小时蓄冷量。具体的，其计算过程如图3所示。
[0062]
进一步的，本实施例的优化控制装置中，所述判断模块根据设备信息的最高能耗信息调节双工况机组包括：当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＜冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则增加双工况机组制冷量，并降低蓄冷制冷系统释冷量；当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＝冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则不调整；当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＞冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则降低双工况机组制冷量，并蓄冷制冷系统释冷量；且调整前后，双工况机组制冷量与蓄冷制冷系统释冷量之和均与冷负荷相同。
[0063]
本实施例中，冷水机组的能效cop与冷水机组冷却回水温度和负荷率息息相关，对于确定的冷水机组设备，给定确定的冷却回水温度，随着负荷率的增加，冷水机组的能效cop呈现先增加后下降的趋势，即冷水机组在部分负荷下，总有一个负荷率对应的机组能效
cop最高，也就是整个机组能效cop曲线的顶点。判断模块根据设备信息的最高能耗信息调节双工况机组，使其位于最高能效状态下。
[0064]
进一步的，本实施例的蓄冷空调系统优化其控制装置中还包括显示模块，所述显示模块用于显示输入的全天候峰谷电价信息和释冷优化计划。所述显示模块的显示面板如图4所示。
[0065]
本实施例中，双工况机组指能在两种较大差别工作状态下运行的空调机组。一般认为两种较大差别工作状态为制冷工况和蓄冷工况，其中制冷工况的出水温度在0℃以上，蓄冷工况的出水温度在0℃以下，其蓄冷工况用于为蓄冷制冷系统提供冷量使蓄冷制冷系统蓄冰或蓄冰水。蓄冷制冷系统则用于通过融冰释冷、冷水释冷或二者结合使用。
[0066]
实施例2：
[0067]
如图2所示，本实施例公开了一种用于蓄冷空调系统的优化控制方法，主要用于实施例1所公开的优化控制装置，包括：
[0068]
s1：输入模块获取全天候峰谷电价信息、蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组蓄冷效率、制冷效率；负荷模块获取用电侧逐时冷负荷；
[0069]
s2：计算模块将用电侧逐时冷负荷、全天候峰谷电价信息蓄冷制冷系统释冷效率和双工况机组制冷效率和蓄冷效率带入释冷优化模型计算，得到释冷优化计划；
[0070]
s3：存储模块获取存储释冷优化计划和设备信息，所述设备信息包括冷水机组信息及每个所述冷水机组对应的能效曲线信息；
[0071]
s4：判断模块对比释冷优化计划的系统负荷率和最高能效的系统负荷率，并调整释冷优化计划，使其系统负荷率与最高能效的系统负荷率相同；
[0072]
s5：执行模块发送指令以执行s4中的调整释冷优化计划。
[0073]
进一步的，本实施例步骤s2中，所述计算模块还用于根据释冷优化模型获取多组释冷优化初始计划，并依次验算多组释冷优化初始计划的电费成本，电费成本最小的释冷优化初始计划为计算得到的释冷优化计划。
[0074]
进一步的，本实施例s4中，所述判断模块根据设备信息的最高能耗信息调节双工况机组包括：
[0075]
当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＜冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则增加双工况机组制冷量，并降低蓄冷制冷系统释冷量；
[0076]
当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＝冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则不调整；
[0077]
当双工况机组制冷量对应的系统负荷率＞冷水机组运行台数最高能效对应的负荷率，则降低双工况机组制冷量，并蓄冷制冷系统释冷量；
[0078]
且调整前后，双工况机组制冷量与蓄冷制冷系统释冷量之和均与冷负荷相同。
[0079]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。