CN113865014A - 大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备，针对目前的能耗优化求解的复杂性，通过构建优化平台；运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，得到最优的冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较上述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

Description

大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备

技术领域

本发明属于能耗优化的技术领域，尤其涉及一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备。

背景技术

大型工厂空调系统一般包含多台空调外机、多台并联的不同制冷原理的冷冻水压缩机及相应的冷冻水、冷却水循环水系统和空冷风机。每台空调外机分别给不同的环境进行制冷，操作员会根据不同的温度控制需求为每台空调外机设定不同的温度。冷水压缩机组主要由多台利用余热的溴化锂吸收式冷水机和多台电制冷冷水机并联组成，两者区别在于前者制冷能量来源是低品质余热(高温废水)，后者能量来源为电能。冷冻水通过冷水空调外机与环境进行换热达到制冷的目的，最后回到压缩机组通过蒸发器重新降温。冷却水与压缩机组冷凝器换热后回到风冷塔通过风机作用降温。因此，在常规操作中，操作员只能根据经验进行操作，无法客观判断整个系统是否处于最佳运行状态。同时，由于缺少相应的能耗优化平台及方法，也为系统整体的能耗协调优化带来了巨大的挑战。

目前一些相关方案仅针对单机的制冷机组进行节能优化，或者对多联机的制冷机组进行节能优化。如公开号为CN111787764A的专利申请《多联机制冷机组的能耗优化方法及装置、电子设备、存储介质》，其主要描述了一种多联机制冷机组的能耗优化方法及相关硬件，该优化方法主要考虑的是每台冷冻水压缩机的制冷效率存在差别，因此可以通过该方法获得在总功率最下的情况下不同压缩机对应的冷冻水大小和压缩机参数。提出了相关的目标函数及约束条件，通过判断环境状态参数或者冷冻水流量是否任意变量变化为执行条件、通过采集历史制冷控制参数和历史冷冻水流量为样本数据输入神经网络模型，获得所述神经网络模型输出的预测功率，基于该预测功率和历史功率之间的差异，对所述神经网络模型的网络参数进行调整，重复上述过程，直至所述神经网络模型收敛，获得所述总功率最小时对应于每一制冷机组的制冷控制参数和冷冻水流量。最后通过相关装置、电子设备、存储介质所组成的控制执行单元完成控制。该专利提到的多联机组的制冷原理相同，并没有涉及到不同制冷原理机组之间的协调优化，比如说电制冷机组与吸收式制冷机组同时制冷时的优化问题，总功率中也没有考虑到风机机组及冷却水泵机组的能耗优化，具有一定的局限性。

该专利申请技术方案的缺点如下：

1、主要针对制冷原理相同的多联机制冷机组并不适用于不同制冷原理机组并联优化问题。

2、主要是考虑了多联机的每台制冷机组的最小功率对应的制冷机参数及冷冻水流量，没有考虑循环水系统的风机及冷却水泵参数的优化，而二者实际上是一个整体，因此可能存在次优解。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备，通过平台及优化算法使整个冷水空调系统的能耗运行状态达到全局可视，全局最优。

为解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，所述大型冷水空调系统包括空调外机子系统、冷冻水机组子系统及空冷风机子系统，其中，空冷风机子系统输出冷却水至冷冻水机组子系统，冷却水与冷冻水机组子系统中的冷凝器换热后回到空冷风机子系统，冷却水在空冷风机子系统中的风机作用下与空气进行换热降温，冷冻水机组子系统输出冷冻水至空调外机子系统，冷冻水与环境换热后回到冷冻水机组子系统进行降温，实现空间制冷；其能耗协调优化方法包括以下步骤：

S1：采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算，构成优化平台；

S2：通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

S3：将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

S4：在步骤S3的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

根据本发明一实施例，所述步骤S2中空调外机子系统的目标函数及约束为：

Min W_1＝f(Q_f，T_i，T_{i_sp}，T_f__in，T_f__out)

S.t.-ε<T_i-T_{i_sp}<ε

Q_{f_min}<Q_f<Q_{f_max}

T_{f_in_min}<T_{f_in}<T_{f_in_max}

T_{f_out_min}<T_{f_out}<T_{f_out_max}

其中，W_1为空调外机子系统的目标总能耗，T_i为第i台空调外机采集的室内温度，T_{i_sp}为设定温度，ε为预设的温度差异，T_{f_in}为冷冻水压缩机组的入口温度，T_{f_out}为出口温度，Q_f为冷冻水流量，Q_{f_max}、Q_{f_min}分别为冷冻水流量的上限、下限，T_{f_in_max}、T_{f_in_min}分别为冷冻水压缩机组的入口温度的上限、下限，T_{f_out_max}、T_{f_out_min}分别为冷冻水压缩机组的出口温度的上限、下限。

根据本发明一实施例，所述步骤S3中冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束为：

Min W_2＝f(SW_i，ST_i，W_i，P_i，T_{c_in}，T_{c_out})

S.t.W_min<W_i<W_max

P_min<P_i<P_max

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

T_{c_out_min}<T_{c_out}<T_{c_out_max}

其中，W_2为冷冻水机组子系统的目标总能耗，SW_i、W_i分别为第i台电制冷压缩机的运行状态、导页开度，ST_i、P_i分别为第i台吸收式冷水压缩机的运行状态、热源阀开度，T_{c_in}、T_{c_out}分别为冷冻水入口温度、出口温度，T_{c_in_min}、T_{c_in_max}分别为冷冻水入口温度的下限、上限，T_{c_out_min}、T_{c_out_max}分别为冷冻水出口温度的下限、上限。

根据本发明一实施例，所述步骤S4中空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件为：

Min W_3＝f(Q_c，T_{c_in}，)

S.T Q_{c_min}<Q_c<Q_{c_max}

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

其中，W_3为空冷风机子系统的目标总能耗，Q_c为冷却水流量，Q_{c_min}、Q_{c_max}分别为冷却水流量的下限、上限，T_{c_in}为冷却水温度，T_{c_in_min}、T_{c_in_max}分别为冷却水温度的下限、上限。

一种大型冷水空调系统的能耗协调优化装置，包括：

优化平台，采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算；

第一优化模块，用于通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

第二优化模块，用于将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

第三优化模块，用于在所述第二模块的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

一种大型冷水空调系统的能耗协调优化设备，包括：

存储器和处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述处理器通过线路互连；

所述处理器调用所述存储器中的所述指令，实现本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法。

本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：

1)本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，针对目前的能耗优化求解的复杂性，通过将冷水空调系统能耗优化问题转化成三个子优化问题(调外机子系统、冷冻水机组子系统及空冷风机子系统)进行分步优化，大幅降低了整个空调系统的求解难度。

2)本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，利用各子系统与DCS已经实现数据互通的情况，只需要通过该DCS的OPC接口即可完成数据通讯，数据采集与集成方法简单。

3)本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，通过DCS绘制了用户友好的操作界面，优化结果可以通过画面进行展示。做到了全局可视。

附图说明

图1为本发明一实施例中的大型冷水空调系统的示意图；

图2为本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法流图；

图3为本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化框架图；

图4为本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化装置示意图；

图5为本发明一实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化设备示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法、装置及设备作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。

实施例一

本实施例针对目前的大型冷水空调系统，由于缺少相应的能耗优化平台及方法，无法客观判断整个系统是否处于最佳运行状态，从而无法实现整个空调系统的能耗最小化的问题，提供了一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，通过平台及优化算法使整个冷水空调系统的能耗运行状态达到全局可视，全局最优。

具体的，请参看图1，该大型冷水空调系统包括空调外机子系统、冷冻水机组子系统及空冷风机子系统，其中，空冷风机子系统输出冷却水至冷冻水机组子系统，冷却水与冷冻水机组子系统中的冷凝器换热后回到空冷风机子系统，冷却水在空冷风机子系统中的风机作用下与空气进行换热降温，冷冻水机组子系统输出冷冻水至空调外机子系统，冷冻水与环境换热后回到冷冻水机组子系统进行降温，实现空间制冷。

其中，空调外机子系统包含多台空调外机及相应的冷冻水输送泵，每台外机分别给不同的环境对象制冷，根据每个空间不同的温度需求提供不同的冷量，所有外机的用冷量之和构成了整个冷水空调系统用冷量。

冷冻水机组子系统包含多台并联的电制冷冷水机组与多台吸收式(溴化锂)制冷机组及多台并联的冷冻水输送泵，可根据空调外机子系统总的用冷量大小来调节整个制冷机组的开停与相关导页及热源阀开度。

空冷风机子系统包含多台并联的风机及多台并联的冷却水输送泵，可根据冷却水温度来调节冷却水流量与风机的启停。

上述大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，请参看图2，包括以下步骤：

S1：采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算，构成优化平台；

S2：通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

S3：将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较该信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

S4：在步骤S3的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较该信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的优化控制。

在步骤S1中，搭建优化平台，可采用APC-Studio 3.0智能图形化设计平台上编写好各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上绘制用户界面友好的HMI操作界面，便于操作员输入相关参数和及时查看优化输出结果。通过OPC通讯协议实现整个优化平台的数据采集及计算。

其中，整个大型冷水空调系统能耗协调优化的相关参数主要分为两部分，请参看图3。一部分是操作员通过能耗优化操作界面输入的参数，例如各空调外机的设定温度、达到设定值区间温度、压缩机导页最大、最小开度、冷却水冷冻水最大、最小温度及流量、泵和风机的最大、最小电流等，这部分参数称为外部给定参数。一部分是系统直接采集的设备参数，例如各制冷空间实际温度、实际冷冻水、冷却水温度及流量、压缩机组运行状态参数等。有了这些输入参数，各优化模块就可以分步计算得出相应的输出结果。最后根据输出结果进行相应调节，完成整个系统的协调优化控制。

在步骤S2中，通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量。

在本实施例中，整个大型冷水空调系统的总能耗等于各子系统的总能耗之和。因此，整个大型冷水空调系统的目标函数如下：

Min W＝Min(W_1+W_2+W_3)

其中，W为整个大型冷水空调系统的功率，W_1为冷水空调外及组子系统的功率，W_2为冷冻水机组子系统的功率，W_3为循环冷却水子系统功率，约束则是各个子系统约束之和。

在步骤S2中，空调外机子系统的优化目标是最小化总能耗W_1。约束条件是第i台冷水空调外机的室内温度T_i与其设定温度T_{i_sp}的差异在最小范围ε内，T_{i_sp}设定温度的优化需要根据不同需求进行最优设定。同时总的冷冻水压缩机组入口温度T_{f_in}、出口温度T_{f_out}及冷冻水流量Q_f要满足给定的上、下限范围，为了保护压缩机组这些操作上、下限范围必须在压缩机组设备参数要求的上、下限范围内。因此，空调外机子系统的目标函数及其约束如下：

其中，其他约束包含各子空调外机相关参数约束及冷冻水输送泵相关参数约束。

在步骤S3中，将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较该信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节。

在步骤S3中，冷冻水机组子系统中的压缩机组包含多台电制冷压缩机组及多台吸收式压缩机组，该子系统总功率等于每台压缩机功率之和。SW_i、W_i分别为第i台电制冷压缩机运行状态和导页开度。ST_i、P_i分别为第i台吸收式冷水压缩机运行状态和热源阀开度。T_{c_in}、T_{c_out}分别为冷冻水的入口温度、出口温度，T_{c_in_max}、T_{c_in_min}分别为冷冻水入口温度的上下限，该上下限必须在冷水压缩机组设备参数规定的上下限范围内。同理，T_{c_out_max}、T_{c_out_min}分别为冷冻水出口温度的上下限，该上下限必须在冷水压缩机组设备参数规定的上下限范围内。优化目标是整个子系统的总能耗最低，自变量包含不同压缩机的运行状态及导页热源阀开度，冷冻水入口温度和出口温度。因此，冷冻水机组子系统的优化目标函数及约束如下：

Min W_2＝f(SW_i，ST_i，W_i，P_i，T_{c_in}，T_{c_out})

S.t.W_min<W_i<W_max

P_min<P_i<P_max

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

T_{c_out_min}<T_{c_out}<T_{c_out_max}

其他约束

其中SW_i、ST_i等于0表示该台压缩机需要关闭，等于1表示该台压缩机运行，其他约束主要指的是不同冷水机组的设备参数约束约束，如油压、油温、最大工作区间等。

在步骤S4中，在步骤S3的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较该信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的优化控制。

在步骤S4中，空冷风机子系统包含多台风机及多台冷却水输送泵，子系统的总能耗由风机运行能耗与冷却水泵运行能耗组成。Q_c为冷却水流量，Q_{c_min}、Q_{c_max}为给定的最大最小流量，为了保护压缩机组，该值必须小于冷水机组要求的最低最高冷却水流量。T_{c_in}为冷却水温度，T_{c_in_min}、T_{c_in_max}为给定的最小最大冷却水温度；为了保护压缩机组，该值必须在冷水机组设备参数要求的最低、最高冷却水温度范围内。该空冷风机子系统的优化目标则是最小化总能耗，自变量包含冷却水流量及温度，因此，空冷风机子系统的优化目标函数及约束如下：

Min W_3＝f(Q_c，T_{c_in}，)

S.T Q_{c_min}<Q_c<Q_{c_max}

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

其他规则约束

其他约束则主要指的是冷却水泵和风机的设备运行参数约束，例如最高电流等。

上述步骤S2、S3、S4中的各子系统的优化目标函数及约束条件的参数可总结为下表：

上述参数均可在HMI界面上可视，操作员可通过比较预先给定的参数数值与系统采集的相应参数数值，判断是否存在偏差，若存在，则可进行相应参数的调节，从而实现整个空调系统的能耗优化控制。

本实施例中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，部署简单，只需要借助OPC即可完成整个系统的数据采集，在借助中控APC-Suite的图形化3.0平台就能方便的完成整个优化框架的搭建，无需其他的硬件投入。针对整个系统优化求解的复杂性，该优化方法将整个优化问题分解成3个子系统的优化问题，大幅降低了求解的难度。并且借助DCS，绘制了用户友好的优化操作界面，为操作员提供了直观的运行状态展示，做到了整个系统的全局可视，全局能耗最优。

实施例二

本实施例提供了一种大型冷水空调系统的能耗协调优化装置，请参看图4，该能耗协调优化装置包括：

优化平台1，采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算；

第一优化模块2，用于通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

第二优化模块3，用于将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

第三优化模块4，用于在所述第二模块的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

其中，优化平台1可采用APC-Studio 3.0智能图形化设计平台上编写好各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上绘制用户界面友好的HMI操作界面，便于操作员输入相关参数和及时查看优化输出结果；通过OPC通讯协议实现整个优化平台的数据采集及计算，从而实现优化平台的构建。

第一优化模块2、第二优化模块3及第三优化模块4中的优化目标函数及其约束条件均如上述实施例一中所述，在此不再赘述。

实施例三

本实施例提供了一种大型冷水空调系统的能耗协调优化设备。请参看图5，该大型冷水空调系统的能耗协调优化设备500可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(central processing units，CPU)510(例如，一个或一个以上处理器)和存储器520，一个或一个以上存储应用程序533或数据532的存储介质530(例如一个或一个以上海量存储设备)。其中，存储器520和存储介质530可以是短暂存储或持久存储。存储在存储介质530的程序可以包括一个或一个以上模块(图示没标出)，每个模块可以包括对大型冷水空调系统的能耗协调优化设备500中的一系列指令操作。

进一步地，处理器510可以设置为与存储介质530通信，在大型冷水空调系统的能耗协调优化设备500上执行存储介质530中的一系列指令操作。

大型冷水空调系统的能耗协调优化设备500还可以包括一个或一个以上电源540，一个或一个以上有线或无线网络接口550，一个或一个以上输入输出接口560，和/或，一个或一个以上操作系统531，例如DCS、Vista等等。

本领域技术人员可以理解，图5示出的大型冷水空调系统的能耗协调优化设备结构并不构成对大型冷水空调系统的能耗协调优化设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以为非易失性计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质也可以为易失性计算机可读存储介质。该计算机可读存储介质中存储有指令，当该指令在计算机上运行时，使得计算机执行实施例一中的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法的步骤。

实施例二中的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件的形式体现出来，该计算机软件存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-only memory，ROM)、随机存取存储器(Random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置及设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式。即使对本发明作出各种变化，倘若这些变化属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则仍落入在本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，其特征在于，所述大型冷水空调系统包括空调外机子系统、冷冻水机组子系统及空冷风机子系统，其中，空冷风机子系统输出冷却水至冷冻水机组子系统，冷却水与冷冻水机组子系统中的冷凝器换热后回到空冷风机子系统，冷却水在空冷风机子系统中的风机作用下与空气进行换热降温，冷冻水机组子系统输出冷冻水至空调外机子系统，冷冻水与环境换热后回到冷冻水机组子系统进行降温，实现空间制冷；其能耗协调优化方法包括以下步骤：

S1：采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算，构成优化平台；

S2：通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

S3：将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

S4：在步骤S3的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

2.如权利要求1所述的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，其特征在于，所述步骤S2中空调外机子系统的目标函数及约束为：

Min W_1＝f(Q_f，T_i，T_{i_sp}，T_{f_in}，T_{f_out})

S.t.-ε<T_i-T_{i_sp}<ε

Q_{f_min}<Q_f<Q_{f_max}

T_{f_in_min}<T_{f_in}<T_{f_in_max}

T_{f_out_min}<T_{f_out}<T_{f_out_max}

其中，W_1为空调外机子系统的目标总能耗，T_i为第i台空调外机采集的室内温度，T_{i_sp}为设定温度，ε为预设的温度差异，T_{f_in}为冷冻水压缩机组的入口温度，T_{f_out}为出口温度，Q_f为冷冻水流量，Q_{f_max}、Q_{f_min}分别为冷冻水流量的上限、下限，T_{f_in_max}、T_{f_in_min}分别为冷冻水压缩机组的入口温度的上限、下限，T_{f_out_max}、T_{f_out_min}分别为冷冻水压缩机组的出口温度的上限、下限。

3.如权利要求1所述的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，其特征在于，所述步骤S3中冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束为：

Min W_2＝f(SW_i，ST_i，W_i，P_i，T_{c_in}，T_{c_out})

S.t.W_min<W_i<W_max

P_min<P_i<P_max

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

T_{c_out_min}<T_{c_out}<T_{c_out_max}

其中，W_2为冷冻水机组子系统的目标总能耗，SW_i、W_i分别为第i台电制冷压缩机的运行状态、导页开度，ST_i、P_i分别为第i台吸收式冷水压缩机的运行状态、热源阀开度，T_{c_in}、T_{c_out}分别为冷冻水入口温度、出口温度，T_{c_in_min}、T_{c_in_max}分别为冷冻水入口温度的下限、上限，T_{c_out_min}、T_{c_out_max}分别为冷冻水出口温度的下限、上限。

4.如权利要求1所述的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法，其特征在于，所述步骤S4中空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件为：

Min W_3＝f(Q_c，T_{c_in}，)

S.T Q_{c_min}<Q_c<Q_{c_max}

T_{c_in_min}<T_{c_in}<T_{c_in_max}

其中，W_3为空冷风机子系统的目标总能耗，Q_c为冷却水流量，Q_{c_min}、Q_{c_max}分别为冷却水流量的下限、上限，T_{c_in}为冷却水温度，T_{c_in_min}、T_{c_in_max}分别为冷却水温度的下限、上限。

5.一种大型冷水空调系统的能耗协调优化装置，其特征在于，包括：

优化平台，采用智能图形化设计平台，配置大型冷水空调系统中各子系统的能耗协调优化目标函数及约束，在DCS上配置HMI操作界面，通过OPC通讯协议实现数据采集及相关计算；

第一优化模块，用于通过优化平台运行空调外机子系统的目标函数，获得满足各温度要求条件下的最优冷量，进而计算得出冷冻水输送泵的最优数量及最小总功率，得到最优的冷冻水温度及流量；

第二优化模块，用于将冷冻水温度及流量作为冷冻水机组子系统的输入，运行冷冻水机组子系统的目标函数及其相关约束，获得最优的吸收式制冷机组的运行数量和对应的热源阀开度，及电制冷机组的运行数量和各导页开度信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节；

第三优化模块，用于在所述第二模块的基础上，运行空冷风机子系统的目标函数及其相关约束条件，获得最优冷却水流量及温度，进而获得冷却水输送泵及风机的总数量及总功率信息，比较所述信息与实际运行参数，若存在偏差，则提示需要对相关参数进行调节，完成整个大型冷水空调系统的能耗优化控制。

6.一种大型冷水空调系统的能耗协调优化设备，其特征在于，包括：

存储器和处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述处理器通过线路互连；

所述处理器调用所述存储器中的所述指令，实现如权利要求1-4中任意一项所述的大型冷水空调系统的能耗协调优化方法。

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