CN112611141B

CN112611141B - 一种制冷主机的节能控制方法、系统和计算机可读存储介质

Info

Publication number: CN112611141B
Application number: CN202011544133.7A
Authority: CN
Inventors: 罗启军; 黄志波; 田春燕; 吴君华; 叶方威
Original assignee: Shanghai Enercomn Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Enercomn Technology Co ltd
Priority date: 2020-12-24
Filing date: 2020-12-24
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2040-12-24
Also published as: CN112611141A

Abstract

本发明提出一种制冷主机的节能控制方法、系统和计算机可读存储介质，利用回归算法获得具体的模型公式，能够更加准确地描述制冷主机的性能，提高了模型的准确性，增强了制冷主机控制策略的适用性。

Description

一种制冷主机的节能控制方法、系统和计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及控制系统技术领域，尤其涉及一种制冷主机的节能控制方法、系统和计算机可读存储介质。

背景技术

制冷站房主要包含制冷主机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔及其附属设备。制冷主机通过制冷剂相变吸收、散发热量，同时消耗电能；冷冻水泵将制冷主机供应的低温冷冻水运输至用能末端换热后回到制冷主机，完成冷冻水循环过程；冷却水泵将制冷主机的高温冷却水运输至冷却塔换热后回到制冷主机，完成冷却水循环过程；冷却塔将高温冷却水与室外空气换热，获得低温冷却水。

制冷主机能耗占整个机房能耗的60％以上，降级制冷主机能耗能够有效降低制冷站房的能源支出。

厂家只提供制冷主机10个运行状态点，无法获知制冷主机的所有运行工况情况，但实际上固定负荷率下，主机的冷冻、冷却供水温度有多个组合，因为无法获知制冷主机的能耗最低的温度组合工况，导致实际自控系统中无法做到最优调节。

目前针对这一问题，多数能源解决商使用人工智能、机器学习等方式对主机的性能进行全面分析，但存在三方面问题：

1、必须在实际运行过程中对制冷主机的运行点进行累计，需要长期的调试运行过程后，才可以建立稳定的主机高效运行点；

2、主机模型的优劣取决于调试过程的运行数据，与调试工程师的水平/熟练程度息息相关；

3、需要大量的运行计算，对硬件配置有很高要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种制冷主机的节能控制方法，据此调节制冷主机的运行参数，达到制冷主机的最节能控制。本申请实施例提供的技术方案如下：

根据本发明的一个方面，本发明包括一种制冷主机的节能控制方法，包括以下步骤：

建立制冷主机耗电率和制冷主机的冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、冷却水供水温度、冷却水回水温度、负荷率之间的关系模型，所述关系模型满足以下公式：

Power％＝f(load％,t1,t2,t3,t4)，

其中：Power％为制冷主机耗电率，为制冷主机实时耗电量与设计状态下的耗电量之比；Load％为制冷主机负荷率，为制冷主机实时负荷与设计状态满负荷之比；t1为制冷主机冷冻水供水温度；t2为制冷主机冷冻水回水温度；t3为制冷主机冷却水供水温度；t4为制冷主机冷却水回水温度；

根据制冷主机厂家提供的N组制冷主机负荷率对应的t1,t2,t3,t4数据，利用回归算法获得制冷主机耗电率Power％与负荷率load％、冷凝温度T1、蒸发温度T2的模型公式；

根据所述模型公式，在固定负荷率下，通过调整制冷主机的冷冻、冷却的供回水温度获得制冷主机用电量的最低值。

优选地，冷凝温度T1＝(t3+t4)/2+273，蒸发温度T2＝(t1+t2)/2+273，制冷主机耗电率与负荷率、冷凝温度、蒸发温度的模型公式为Power％＝f(load％,(T1-T2)/T2)。

优选地，所述模型公式通过回归分析获得，建立y与(load％)³、(load％)²、load％、(T1-T2)/T2的关系，认为y与(load％)³、(load％)²、load％、(T1-T2)/T2存在线性关系，即y＝a*(load％)³+b*(load％)²+c*load％+d*(T1-T2)/T2+e，其中a、b、c、d、e为常数，应用制冷厂家提供的表格数据可以拟合出a、b、c、d、e的数值，整理获得f函数的具体公式。

一种控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行如上所述的一种制冷主机的节能控制方法。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如上所述的一种制冷主机的节能控制方法。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、模型公式中综合了制冷主机的4个温度：

固定负荷率下，主机的冷冻、冷却供水温度有多个组合，将制冷主机的冷冻水供水温度、冷冻水回水温度，冷却水供水温度、冷却水回水温度全部囊括在模型中，能够更加准确的描述制冷主机的性能。

2、负荷率与耗电率应用：

模型中将耗电率、负荷率代替耗电量、负荷数，使得此回归模型适用于大部分的制冷主机，提高了模型的适用性。耗电率为制冷主机实时耗电量与设计状态下的耗电量之比，而设计状态下的耗电量为已知数值，通过耗电率的计算可以获得制冷主机的实际耗电量。

3、模型中蒸发温度、冷凝温度的应用：

常规工程中将冷冻水供水温度、冷却水供水温度等同于蒸发温度、冷凝温度，忽略了水流量的影响，不适用于现阶段的变流量制冷主机。本发明的模型中将冷冻水、冷却水平均温度作为蒸发温度、冷凝温度，囊括了变流量的工况，使得模型适用性更广。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案做详细描述。本领域技术人员应当理解，尽管本发明已经在以上结合特定实施例和示例进行了描述，在提及特定材料的程度上，其只是出于说明性的目的，而不旨在限制本发明。本领域技术人员可开发等效装置或成分，而无需付出创造性劳动且不背离本发明的范围。

本发明包括一种制冷主机的节能控制方法，包括以下步骤：

建立制冷主机耗电率和制冷主机的冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、冷却水供水温度、冷却水回水温度之间的关系模型，所述关系模型满足以下公式：

Power％＝f(load％,t1,t2,t3,t4)，

根据制冷主机厂家提供的N组制冷主机负荷率对应的t1,t2,t3,t4数据，利用回归算法获得制冷主机耗电率与负荷率、冷凝温度、蒸发温度的模型公式；

其中，冷凝温度T1＝(t3+t4)/2+273，蒸发温度T2＝(t1+t2)/2+273，制冷主机耗电率与负荷率、冷凝温度、蒸发温度的模型公式为Power％＝f(load％,(T1-T2)/T2)。

根据逆卡诺循环原理，理论制冷效率＝蒸发温度/(冷凝温度-蒸发温度)，而实际制冷效率＝实时负荷/实际耗电量＝(设计状态满负荷/设计状态下的耗电量)*(实时负荷率/主机耗电率)，因此认为主机耗电率与(冷凝温度-蒸发温度)/蒸发温度存在相关性，本发明引入这一关系，一方面使得模型结果更加准确，另一方面大大降低了模型中数据计算量。

以某一制冷主机的参数为例说明，下表为制冷主机厂家提供的10组数据：

1、建立冷凝温度和蒸发温度关系式

冷凝温度T1＝(t3+t4)/2+273

蒸发温度T2＝(t1+t2)/2+273

2、建立Power％＝f(load％,(T1-T2)/T2)关系式

3、回归计算，获得函数f结果

y＝357.758*(x4+x5-x2-x3)/(x2+x3+273*2)+484.8108*x1^3/1000/1000/10-628.142*x1^2/1000/100+1.028425*x1-21.1427

其中:

y为Power％；

x1为load％；

x2为t1，为制冷主机冷冻水供水温度；

x3为t2，为制冷主机冷冻水回水温度；

x4为t3，为制冷主机冷却水供水温度；

x5为t4，为制冷主机冷却水回水温度。

该公式通过回归分析获得，建立y与(load％)³、(load％)²、load％、(T1-T2)/T2的关系，认为y与(load％)³、(load％)²、load％、(T1-T2)/T2存在线性关系，即y＝a*(load％)³+b*(load％)²+c*load％+d*(T1-T2)/T2+e，其中a、b、c、d、e为常数，应用制冷厂家提供的表格数据可以拟合出a、b、c、d、e的数值，整理获得f函数的具体公式。

4、计算制冷主机的实时耗电量Power

实时耗电量Power＝负荷率Power％*514.9kw

注：514.9kw为表格中用电量，设计状态下的耗电量

5、指导制冷主机控制策略

对于固定负荷率下，可以通过调整制冷主机的冷冻、冷却的供回水温度获得制冷主机用电量的最低值，以此作为控制制冷主机的冷冻、冷却的供回水温度的依据，建立制冷主机的控制模型，进而获得预判制冷主机用电量的方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种制冷主机的节能控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

Power%=f(load%,t1,t2,t3,t4)，

其中：Power%为制冷主机耗电率，为制冷主机实时耗电量与设计状态下的耗电量之比；Load%为制冷主机负荷率，为制冷主机实时负荷与设计状态满负荷之比；t1为制冷主机冷冻水供水温度；t2为制冷主机冷冻水回水温度；t3为制冷主机冷却水供水温度；t4为制冷主机冷却水回水温度；

根据制冷主机厂家提供的N组制冷主机负荷率对应的t1,t2,t3,t4数据，利用回归算法获得制冷主机耗电率Power%与负荷率load%、冷凝温度T1、蒸发温度T2的模型公式；

冷凝温度T1=(t3+t4)/2+273，蒸发温度T2=(t1+t2)/2+273，制冷主机耗电率与负荷率、冷凝温度、蒸发温度的模型公式为Power%=f(load%, (T1-T2)/T2)；

所述模型公式通过回归分析获得，建立y 与(load%)³、(load%)²、load%、(T1-T2)/T2的关系，认为y与(load%)³、(load%)²、load%、(T1-T2)/T2存在线性关系，即y=a*(load%)³+b*(load%)²+c*load%+d*(T1-T2)/T2+e，其中a、b、c、d、e为常数，应用制冷厂家提供的表格数据可以拟合出a、b、c、d、e的数值，整理获得f函数的具体公式；

2.一种控制系统，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行如权利要求1任意一项所述的方法。

3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，其特征在于，该指令被处理器执行时实现如权利要求1任意一项所述的方法。