一种冷冻站节能优化控制方法及系统与流程

本发明涉及冷冻站节能控制，尤其涉及一种冷冻站节能优化控制方法及系统。

背景技术：

1、在能源危机及生态环境可持续发展的大背景下，节能减排目前已成为全世界关注的重点。而空调系统能耗又占据了其中较大的比例，因此，如何降低空调系统的能量消耗成为一个重要研究课题。在空调系统中，如何冷冻站进行节能优化控制是降低空调系统能耗的重中之重。

2、在中国专利申请cn113465051a中公开了一种中央空调冷冻站节能控制系统，该控制系统通过获得的表征冷却水及冷冻水状态的参数，以及当前建筑负荷，便能够对冷却水系统及冷冻水系统进行实时控制，实时协调，确保冷冻水系统及冷却水系统均能够实时处于匹配当前建筑负荷的高能效状态。

3、在中国专利申请cn 104515271 a中公开了一种中央空调冷冻站系统的节能优化控制方法，结合设备的出厂运行样本数据和设备历史运行数据，建立设备运行参数与能耗的初步数学模型，同时建立模型矫正算法；根据建立的控制模型，配置出能耗矫正配置文件、优化控制配置文件；按照配置的控制执行文件，实时采集模型矫正数据和优化控制数据；根据所采集的模型矫正数据，调用模型矫正算法，对建立的能耗仿真数学模型进行实时矫正；以采集的模型矫正数据和优化控制数据为约束条件，制定冷站系统各设备运行状态组合，计算各种组合下的系统总能耗，记录能耗最小的组合；然后间隔一段时间重复进行数据采集和模型矫正。

4、现有技术至少存在以下不足：

5、1.未考虑冷冻站冷却侧、冷冻侧、主机的冷量分配和开机频率，得到的节能优化结果不是最优的。

6、2.未连通末端真实冷量需求量，需要随着末端需求变化而变化，容易出现过供或欠供冷量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种冷冻站节能优化控制方法，通过计算主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率，得到满足总制冷量的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合方案中总电能最小的组合方案，根据设备实时性能，更新最优节能组合方案。本发明对冷冻站进行节能优化控制，能够得到更优的节能效果。

2、本发明提供了一种冷冻站节能优化控制方法，包括如下步骤：

3、通过末端冷量需求和主机性能，计算出主机冷量分配量和主机能耗量；

4、通过冷冻侧主机冷冻水流量和冷冻泵性能，计算出冷冻泵开机台数，通过冷量总流量计算出冷冻泵开机频率；

5、通过冷却侧主机冷却水流量和冷却泵性能，计算出冷却泵开机台数，通过冷却总流量计算出冷却泵开机频率；

6、根据冷却侧冷却总流量和冷却塔性能，计算出冷却塔开机台数和开机频率；

7、通过满足末端冷量需求的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合，得到主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的总电能，从能满足总制冷量的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合方案中，选择满足当前总制冷量条件的总电能最小的组合方案；

8、根据设备实际运行性能，动态更新设备性能，重复上面步骤实时得到最优节能组合方案，并按该节能组合方案进行控制；主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的性能包括额定功率、输出能量和流量。

9、优选地，通过末端冷量需求和主机性能，计算出主机冷量分配量和主机能耗量，具体包括：

10、依据末端需求总冷量、外界环境、末端需求温度，结合主机性能，计算出主机的开机台数和冷量分配比例，再根据主机的性能指标折算出主机能耗量；

11、从组合中选择出相同温度、相同冷量时，主机能耗最少的组合作为最优节能组合。

12、优选地，通过冷冻侧主机冷冻水流量和冷冻泵性能，计算出冷冻泵开机台数，通过冷量总流量计算出冷冻泵开机频率，具体包括：

13、通过主机的制冷量换算出冷冻水流量；

14、结合冷冻泵性能，计算出冷冻泵满足冷冻水流量的最小开机台数；

15、通过冷冻泵的最小开机台数和冷冻水冷量总流量计算出冷冻泵开机频率。

16、优选地，通过冷却侧主机冷却水流量和冷却泵性能，计算出冷却泵开机台数，通过冷却总流量计算出冷却泵开机频率，具体包括：

17、通过冷却侧主机的制冷量换算出冷却水流量；

18、结合冷却泵性能，计算出冷却泵满足冷却水流量的最小开机台数；

19、通过冷却泵的最小开机台数和冷却水总流量，计算出冷却泵开机频率。

20、优选地，根据冷却侧冷却总流量和冷却塔性能，计算出冷却塔开机台数和开机频率，具体包括：

21、根据冷却水总流量和冷却水流速；

22、结合冷却塔的性能和冷却塔流量特性，计算出冷却塔开机最小台数和冷却塔电机频率。

23、优选地，通过满足末端冷量需求的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合，得到主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的总电能，具体包括：

24、根据满足末端冷量需求的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合，结合主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的性能指标，分别折算出主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的能耗量，进而得到主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的总电能。

25、优选地，根据设备实际运行性能，动态更新设备性能，重复上面步骤实时得到最优节能组合方案，具体包括：

26、依据计算出的最优节能组合方案，根据主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔运行能耗数据，动态修正主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔能耗数据，重新计算节能组合方案，依据修正后的节能控制策略作为下次开机控制策略，使设备始终处于最优状态，所述最优状态是指主机运行能耗小制冷量高，既是主机处于高效点运行，冷冻泵、冷却泵处于满足生产工况最小频率运行、冷却塔趋近温度小。

27、优选地，冷冻站节能优化控制方法还包括：

28、在设备运行过程中，不断监测设备运行数据，通过主机产生的冷量和需要的负载能耗，推算出需要的冷量流量，将需要的冷量流量与实际冷量流量进行对比，如果冷量流量相差大于预设冷量流量阈值时，判断出流量计出现异常；通过冷却塔的历史开机台数、历史外界温度和历史各冷却塔的回水出水温度得到单个冷却塔的历史回水出水温度，如果单个冷却塔的历史回水出水温度与实际的回水出水温度差大于预设回水出水温度阈值时，判断出冷却塔换热出现异常，并给出设备诊断报告报警提醒。

29、优选地，预设冷量流量阈值为10％。

30、优选地，预设回水出水温度阈值为7度。

31、本发明提供了一种冷冻站节能优化控制系统，包括控制器，所述控制器执行上述的任一项冷冻站节能优化控制方法的步骤。

32、与现有技术相对比，本发明的有益效果如下：

33、(1)本发明通过末端冷量需求和主机性能，计算出主机冷量分配量和主机能耗量，可以使主机运行在高效区，产生冷量多能耗少，根据末端冷量需求，自动调节主机冷量分配和制冷量，动态调节满足末端冷量，使得冷冻站节能效果更优；

34、(2)本发明通过冷冻侧主机冷冻水流量和冷冻泵性能，计算出冷冻泵开机台数，通过冷量总流量计算出冷冻泵开机频率；可以使冷冻泵处于最低能耗并满足总流量的要求，使得冷冻站节能效果更优；

35、(3)本发明通过冷却侧主机冷却水流量和冷却泵性能，计算出冷却泵开机台数，通过冷却总流量计算出冷却泵开机频率；可以使冷却泵处于最低能耗并满足冷却水总流量的要求，使得冷冻站节能效果更优；

36、(4)本发明根据冷却侧冷却总流量和冷却塔性能，计算出冷却塔开机台数和开机频率；可以使冷却塔开机台数少，冷却塔能耗最低并满足趋近温度小的要求，使得冷冻站节能效果更优；

37、(5)本发明通过满足末端冷量需求的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合，得到主机、冷冻泵、冷却泵、冷却塔的总电能，从能满足总制冷量的主机、冷冻泵、冷却泵和冷却塔的开机台数及开机频率的组合方案中，选择满足当前总制冷量条件的总电能最小的组合方案；可以准确得到满足当前总制冷量条件的总电能，使得冷冻站节能效果更优。

38、(6)本发明在设备运行中实时进行最优组合方案的调节并按此方案进行控制，使得设备始终处于最优状态，实现最优节能控制。