CN115682324A - 中央空调系统节能优化控制方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种中央空调节系统能优化控制方法、装置、设备和存储介质，该方法包括：根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；控制中央空调系统按照目标运行状态组合运行，并确定中央空调系统在目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；当系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；根据冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对中央空调系统各设备进行控制。

Description

中央空调系统节能优化控制方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本申请实施例涉及中央空调系统技术领域，尤其涉及一种中央空调系统节能优化控制方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

目前，中央空调系统在各建筑中应用非常广泛，其能耗在整个建筑中的比例非常高，一般为40％-50％，因此其节能降耗问题愈来愈受到人们重视。并且，中央空调系统中涉及的设备众多，每种设备的效率模型均不相同，节能优化控制的输入输出变量众多，具有非线性、时变、耦合特点，导致中央空调系统中各设备很难以相对最优的工况运行，那么，对于本领域技术人员来说，如何使中央空调系统中各设备以相对最优的工况运行，从而降低中央空调系统的能源消耗成为一个重要的研究课题。

发明内容

基于此，本申请实施例提供一种中央空调节系统能优化控制方法、装置、设备和存储介质，能够使中央空调系统中各设备以相对最优的工况运行，从而降低中央空调系统的能源消耗，达到节能优化的目的。

第一方面，本申请实施例提供一种中央空调系统节能优化控制方法，包括：

根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行，并确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

第二方面，本申请实施例提供一种中央空调系统节能优化控制装置，包括：

确定模块，用于根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

确定模块，还用于根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制模块，用于控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行；

确定模块，还用于确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

获取模块，用于当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

控制模块，还用于根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现本申请实施例第一方面提供的中央空调系统节能优化控制方法的步骤。

第四方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现本申请实施例第一方面提供的中央空调系统节能优化控制方法的步骤。

本申请实施例提供的技术方案，能够基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的目标运行状态组合，通过确定的目标运行状态组合初步控制中央空调系统中对应设备的开启或者关闭，以及以何种温度、频率运行，在保证用户侧对于冷负荷需求充分满足的情况下初步降低了中央空调系统的能耗；并且，在系统制冷效率实际值不满足预设要求时，还可以在前述调整的基础上，基于冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值作为跟踪值，通过预先建立的模型预测控制器对中央空调系统中对应设备的温度、频率进一步进行调整，使得中央空调系统内的各设备均运行在相对最优的工况，从而进一步降低中央空调系统的能耗，达到节能优化的目的。

附图说明

图1为本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制方法的一种流程示意图；

图2为本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制方法的一种原理示意图；

图3为本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制装置的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的电子设备的一种结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，通过下述实施例并结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是中央空调系统节能优化控制装置，该装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为电子设备的部分或者全部。可选地，该电子设备可以是电脑、手机、平板或者可便携式设备等，也可以是独立的服务器或者服务器集群等，本申请实施例对电子设备的具体类型不做限定。

通常，中央空调系统中涉及的设备众多，例如中央空调系统可以包括制冷机、冷却水循环系统、冷冻水循环系统、风机盘管系统以及冷却塔等，当对中央空调系统中某些局部设备进行优化控制后，有可能会导致其他设备的能耗升高，从而导致整个中央空调系统的全局节能效果受限。为此，本申请实施例提供的技术方案，可以基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合，并从多种运行状态组合中选择满足预设筛选条件的目标运行状态组合，按照目标运行状态组合控制对应设备开启或者关闭，以及控制对应设备的温度或者频率，从而实现对中央空调系统的初步控制，以达到初步节能降耗的目的；进一步地，确定中央空调系统在目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值，在该系统制冷效率实际值不满足预设要求时，结合中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值、系统制冷效率目标值进一步对中央空调系统各设备的温度或者频率进行控制，实现中央空调系统的进一步节能降耗。

接下来，具体介绍本申请实施例提供的技术方案：

图1为本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制方法的一种流程示意图。如图1所示，该方法可以包括：

S101、根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合。

具体的，性能特性模型用于反映设备的运行特性，不同的设备具有不同的性能特性模型，中央空调系统中的设备涉及到冷水机、冷冻水系统、冷却水系统以及冷却塔等，因此，上述性能特性模型可以包括冷水机的制冷效率模型(该模型具体包括冷冻水供水温度、冷却水回水温度、冷冻水出回水温差、冷却水出回水温差、制冷功率与制冷效率之间的关系)、冷冻水泵以及冷却水泵的扬程特性模型(该模型具体包括对应水泵的水流量、水泵频率与水泵扬程之间的关系)、冷冻水泵以及冷却水泵的耗电功率特性模型(该模型具体包括对应水泵的水流量、水泵频率与水泵耗电功率之间的关系)、冷却塔的逼近度特性模型(该模型具体包括室外环境湿球温度、冷却水流量比例、冷却塔风机频率比例、冷却水供回水温差与冷却水逼近度的关系，其中，冷却水逼近度等于冷却水回水温度与室外环境湿球温度的差值)以及冷却塔风机耗电功率特性模型(该模型具体包括冷却塔风机频率与耗电功率之间的关系)。

可选地，在上述S101之前，可以基于中央空调系统各设备的属性信息，建立中央空调系统各设备的性能特性模型。

其中，设备的属性信息包括设备类型、设备数量以及设备参数信息。设备类型可以包括：冷水机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔、冷冻阀门、冷却阀门以及室内末端风机盘管等。设备参数信息可以包括：对于冷水机来说，设备参数信息可以包括冷水机额定制冷功率、冷水机最低运行负荷率、冷水机额定冷冻水流量、冷水机最小允许冷冻水流量、冷水机额定冷却水流量以及冷水机最大允许冷却水流量。对于水泵(包括冷冻水泵、冷却水泵)来说，设备参数信息可以包括：水泵的额定频率、水泵的最小允许工作频率、水泵的额定水流量、水泵的额定扬程以及水泵的额定效率。对于冷却塔来说，设备参数信息可以包括冷却塔风机的额定频率、冷却塔风机的最小允许工作频率、冷却塔的额定冷却水流量以及冷却塔风机的额定电功率。

对于中央空调系统的节能优化控制是在保证满足用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息前提下的优化控制，因此，首先要获取用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，其反应用户末端对冷负荷的需求情况。在实际应用中，用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，可以通过负荷预测或者基于冷冻水供水与回水之间的水温差和冷冻水流量计算得到。

在获取到中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息之后，可以采用启发式搜索算法，如蚁群算法、遗传算法、粒子群算法、布谷鸟算法等，基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备所有可能的运行状态，得到中央空调系统各设备的多种运行状态组合。其中，运行状态包括开启或者关闭的设备的设备标识，以及开启设备的运行模拟量，例如温度、频率等，即明确哪些设备开启，哪些设备关闭，以及为开启的设备设定相应的温度、频率，例如运行状态组合可以包括冷水机、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的开启或者关闭的设备标识，以及冷水机的冷冻水供水温度设定值、冷冻水泵的频率设定值、冷却水泵的频率设定值和冷却塔的频率设定值等等。

以粒子群算法为例，可以基于节能优化目标建立适应度函数，并初始化粒子群信息；基于所述适应度函数确定每个粒子的适应度值，并基于适应度值确定每个粒子的历史最优位置和粒子群的历史全局最优位置；根据每个粒子的历史最优位置和粒子群的历史全局最优位置，更新每个粒子的速度和位置，并重复执行所述基于所述适应度函数确定每个粒子的适应度值的步骤，直至达到收敛条件，从而得到中央空调系统各设备的多种运行状态组合。

S102、根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合。

在实际应用中，可以预先设定筛选条件，比如能耗小于预设阈值或者能耗最低等，基于该筛选条件，从多种运行状态组合中确定满足筛选条件的目标运行状态组合。

在一种可选地实施方式中，可以从多种运行状态组合中选择能耗最低的运行状态组合作为目标运行状态组合。

S103、控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行，并确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值。

其中，在确定出目标运行状态组合之后，根据目标运行状态组合中设备开启或者关闭策略，控制中央空调系统中对应设备的开启或者关闭，以及根据目标运行状态组合中的设备频率或者温度设置策略，控制对应设备以所确定的频率或者温度运行。同时，在中央空调系统按照该目标运行状态组合运行后，还可以确定中央空调系统在该目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值，以进一步确定中央空调系统是否达到了所要求的节能优化目标。当然，节能优化目标可以预先通过对中央空调系统设备的实际情况和历史运行数据进行分析得到。

S104、当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值。

S105、根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

具体的，当中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值不满足预设要求时，表明中央空调系统还有进一步节能优化的空间，此时可获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值，以此作为优化控制目标，在前述设备温度以及频率的调整基础上，通过模型预测控制器进一步对中央空调系统设备的温度、频率进行优化控制。也就是说，将目标运行状态组合下设备的温度、频率作为模型预测控制器的初始值，上述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值作为模型预测控制器的跟踪值，将中央空调系统作为整体对中央空调系统中已开启设备的温度、频率再次进行优化，以使中央空调系统的系统制冷效率实际值达到系统制冷效率目标值，以及冷冻水总管回水温度实际值达到冷冻水总管回水温度目标值。

上述模型预测控制器中设定了优化控制的周期，其可以基于冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值控制中央空调系统中已开启设备在k时刻的运行模拟量，例如，已开启设备的温度和频率(k时刻的冷冻水供水温度(这里是指每一台已开启的冷水机的冷冻水供水温度设定值)、k时刻的冷冻水泵总频率(这里的总频率是指多台水泵频率之和)、k时刻的冷却水泵总频率(这里的总频率是指多台水泵频率之和)、k时刻的冷却塔风机总频率(这里的总频率是指多台风机频率之和)等)。在时间达到k+1时刻后，判断中央空调系统在k+1时刻的冷冻水总管回水温度实际值是否达到冷冻水总管回水温度目标值，以及k+1时刻的系统制冷效率实际值是否达到系统制冷效率目标值，在没有达到的情况下，进一步结合冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值对中央空调系统中已开启设备的运行模拟量进行调整，直至中央空调系统的系统制冷效率实际值达到系统制冷效率目标值，以及中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到冷冻水总管回水温度目标值。

在实际应用中，在对中央空调系统各设备的温度或者频率进行调整时，还需要判断设备的温度或者频率调整量是否超过调整上限值，如果没有超过调整上限值，则按照所确定的调整量对对应设备进行调整，若超过调整上限值，则可以按照调整上限值对对应设备进行调整。以冷冻水供水温度为例介绍，可以获取用户室内温湿度控制目标值，一般室内的干球温度目标值小于或等于26℃，相对湿度目标值小于或等于60％，然后基于用户室内温湿度控制目标值确定用户室内露点温度允许上限，并基于用户室内露点温度允许上限值减去预先确定好的换热温差(其中，这个换热温差一般是根项目经验提前确定的，可选地，该换热温差可以为3-5摄氏度)，从而得到冷冻水供水温度上限值，那么在对冷冻水供水温度进行优化控制时，冷冻水供水温度不超过上述确定的冷冻水供水温度上限值。

本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制方法，能够基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的目标运行状态组合，通过确定的目标运行状态组合初步控制中央空调系统中对应设备的开启或者关闭，以及以何种温度、频率运行，在保证用户侧对于冷负荷需求充分满足的情况下初步降低了中央空调系统的能耗；并且，在系统制冷效率实际值不满足预设要求时，还可以在前述调整的基础上，基于冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器对中央空调系统中对应设备的温度、频率进一步进行调整，使得中央空调系统内的各设备均运行在相对最优的工况，从而进一步降低中央空调系统的能耗，达到节能优化的目的。

在一个实施例中，还提供了一种确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值的可选实施方式，在上述实施例的基础上，可选地，上述S103中确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值可以包括：根据中央空调系统各设备的性能特性模型，确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值。

其中，各设备的性能特性模型可以反映设备的运行特性与系统制冷效率之间的关系，因此，在按照目标运行状态组合控制中央空调系统进行运行后，可以基于中央空调系统中已开启设备的性能特性模型以及当前的运行参数，来确定中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值。

可选地，在上述S101之前，还可以通过中央空调系统的历史运行数据，建立以中央空调系统各设备作为整体的系统制冷效率时序模型，并根据该系统制冷效率时序模型构建模型预测控制器。

其中，上述系统制冷效率时序模型的网络结构为时序神经网络，即通过中央空调系统的历史运行数据对预先建立的时序神经网络进行训练，从而得到中央空调系统制冷效率时序模型。

上述系统制冷效率时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷却塔风机总频率(这里的总频率是指多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(这里的总频率是指多台水泵频率之和)、冷却水泵总频率(这里的总频率是指多台水泵频率之和)、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、系统制冷功率、系统制冷总效率、冷冻水总管回水温度；所述系统制冷效率时序模型的输出参数包括：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度。

上述中央空调系统的历史运行数据可以包括：冷冻水总管供水温度、冷冻水总管回水温度、冷却塔风机总频率(多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)、冷却水泵总频率(多台水泵频率之和)、室内末端风机总频率(多台风机频率之和)、室内末端新风阀门开度、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、系统制冷功率以及系统制冷总效率。

进一步地，将系统制冷效率时序模型的输入参数中的k时刻的用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度以及系统制冷总功率始终保持不变，分别对输入参数中的k时刻的冷冻水总管供水温度、冷却塔风机总频率(多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)、冷却水泵总频率(多台水泵频率之和)进行阶跃响应实验，得到中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率、冷冻水总管回水温度的动态响应特性，从而可以得到上述模型预测控制器。也就是说，模型预测控制器的控制量为k时刻每一台开启的冷水机的冷冻水供水温度、冷却塔风机总频率(多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)、冷却水泵总频率(多台水泵频率之和)；模型预测控制器的被控制量为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度；模型预测控制器的控制跟踪值为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷效率目标值和冷冻水总管回水温度目标值。

在一个实施例中，还提供了一种获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值的可选实施方式，在上述实施例的基础上，可选地，上述S104中获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值可以包括：根据用户末端能耗时序模型，确定中央空调系统在k+1时刻的冷冻水总管回水温度；将所述k+1时刻的冷冻水总管回水温度确定为所述冷冻水总管回水温度目标值。

其中，用户末端能耗时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、室内末端风机总频率(多台风机频率之和)、室内末端新风阀门开度、系统制冷功率以及冷冻水总管回水温度；所述用户末端能耗时序模型的输出参数包括：k+1时刻的冷冻水总管回水温度。其中，这里的k+1时刻的冷冻水总管回水温度即为冷冻水总管回水温度目标值。

可选地，在上述S101之前，还可以通过中央空调系统的历史运行数据，建立用户末端能耗时序模型。

其中，上述用户末端能耗时序模型的网络结构为时序神经网络，即通过中央空调系统的历史运行数据对预先建立的时序神经网络进行训练，从而得到用户末端能耗时序模型。

在上述实施例的基础上，可选地，上述S104中获取中央空调系统的系统制冷效率目标值可以包括：根据节能率目标值和所述系统制冷效率实际值，确定中央空调系统的系统制冷效率目标值。

其中，节能率目标值可基于中央空调系统中已有设备的实际情况和历史运行数据进行分析得到，然后通过节能率目标值和系统制冷效率实际值计算得到中央空调系统的系统制冷效率目标值。

这样，在得到系统制冷效率目标值和冷冻水总管回水温度目标值之后，便可以将系统制冷效率目标值和冷冻水总管回水温度目标值作为优化控制目标(即跟踪值)，在前述设备温度以及频率的调整基础上，通过模型预测控制器进一步对中央空调系统设备的温度或者频率进行优化控制，从而进一步实现节能降耗的目的。

需要说明的是，上述对中央空调系统节能优化控制的过程可适应于任意一种冷负荷需求，在实际应用中，可以将中央空调系统从最小制冷功率到最大制冷功率划分为多段，每一段冷负荷需求都可以采用上述所述的中央空调系统节能优化控制的过程对中央空调系统各设备进行优化控制，从而在满足每一段冷负荷需求的情况下实现中央空调系统的节能降耗。

在实际应用中，考虑到中央空调系统的末端具有多个分支，为了使每个分支提供的冷负荷能够与实际环境相匹配，在一个实施例中，还可以对集水器各支路调节阀门的开度进行调整，具体调整过程可以包括：在每个节能优化时刻获取中央空调系统的冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度；根据冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度，确定冷冻水总管供回水温差目标值；根据冷冻水总管供回水温差目标值，调节集水器各支路调节阀门的开度，以使集水器各支路的冷冻水供回水温差实际值达到冷冻水总管供回水温差目标值。

具体的，集水器各支路中设置有比例-积分-微分(PID)控制器，在确定冷冻水总管供回水温差目标值之后，将冷冻水总管供回水温差目标值输入至PID控制器，PID控制器结合支路的冷冻水供回水温差实际值以及冷冻水总管供回水温差目标值，对支路调节阀门的开度进行调整，使得集水器各支路的冷冻水供回水温差实际值达到冷冻水总管供回水温差目标值。

在一个实施例中，以图2所示为例介绍对中央空调系统的节能优化控制过程：

一、初步优化过程：

结合中央空调系统各设备的设备类型、数量和参数信息，建立各设备的性能特性模型，基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，通过启发式搜索算法确定中央空调系统各设备所有可能的运行策略，即得到多种运行状态组合；接着，以耗电功率最低为原则，从多种运行状态组合中确定耗电功率最低的目标运行状态组合(目标运行状态组合包括温度或频率设置策略，设备开启或关闭策略)，从而得到中央空调系统中哪些设备开启，哪些设备关闭，以及开启设备的运行模拟量。

二、再次优化过程：

控制中央空调系统按照目标运行状态组合运行，在中央空调系统在目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值不满足预设要求时，可以将上述初步优化过程中得到的已开启设备的运行模拟量作为模型预测控制器的初始值，将冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值作为跟踪值，基于冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过模型预测控制器进一步对中央空调系统各已开启设备的温度或者频率在前述调整的基础上进行进一步地优化控制，例如对开启的每台冷水机的冷冻水供水温度、冷却塔风机总频率(多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)以及冷却水泵总频率(多台水泵频率之和)进行调整。在各设备的温度或者频率调整后，在时间达到k+1时刻后，确定中央空调系统在k+1时刻的系统制冷效率实际值和冷冻水总管回水温度实际值，并反馈给模型预测控制器，以确定系统制冷效率实际值是否达到系统制冷效率目标值，冷冻水总管回水温度实际值是否达到冷冻水总管回水温度目标值，若未达到，则继续进行优化控制。

上述冷冻水总管回水温度目标值可以通过下述过程得到：将k时刻的冷冻水总管供水温度、冷冻水泵总频率、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、室内末端风机总频率、室内末端新风阀门开度、系统制冷功率以及冷冻水总管回水温度输入至用户末端能耗时序模型，得到k+1时刻的冷冻水总管回水温度。其中，这里的k+1时刻的冷冻水总管回水温度即为冷冻水总管回水温度目标值。

同时，还可以确定冷冻水总管回水温度以及冷冻水总管供水温度之间的水温差，将该水温差输入至集水器各支路的PID控制器，通过各支路的PID控制器调节集水器各支路调节阀门的开度，以使集水器各支路的冷冻水供回水温差实际值达到冷冻水总管供回水温差目标值。

在本实施例中，由于中央空调系统的系统制冷效率时序模型和用户末端能耗时序模型是基于中央空调系统的历史运行数据建立的，使得基于系统制冷效率时序模型所建立的模型预测控制器和用户末端能耗时序模型与中央空调系统实际情况相匹配，从而使得通过用户末端能耗时序模型确定的中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值的准确度较高，从而实现了节能优化控制的准确性；同时，将中央空调系统各设备作为一个整体，通过模型预测控制器对已开启设备的运行参数再次进行优化调整，确保中央空调系统以最优工况运行，实现了节能降耗的目的。

图3为本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制装置的一种结构示意图。如图3所示，该装置可以包括：确定模块301、控制模块302和获取模块303。

具体的，确定模块301用于根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

确定模块301还用于根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制模块302用于控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行；

确定模块301还用于确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

获取模块303用于当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

控制模块302还用于根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

本申请实施例提供的中央空调系统节能优化控制装置，能够基于中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的目标运行状态组合，通过确定的目标运行状态组合初步控制中央空调系统中对应设备的开启或者关闭，以及以何种温度、频率运行，在保证用户侧对于冷负荷需求充分满足的情况下初步降低了中央空调系统的能耗；并且，在系统制冷效率实际值不满足预设要求时，还可以在前述调整的基础上，基于冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值作为跟踪值，通过预先建立的模型预测控制器对中央空调系统中对应设备的温度、频率进一步进行调整，使得中央空调系统内的各设备均运行在相对最优的工况，从而进一步降低中央空调系统的能耗，达到节能优化的目的。

在上述实施例的基础上，可选地，确定模块301具体用于根据中央空调系统各设备的性能特性模型，确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值。

在上述实施例的基础上，可选地，获取模块303具体用于根据用户末端能耗时序模型，确定中央空调系统在k+1时刻的冷冻水总管回水温度；将所述k+1时刻的冷冻水总管回水温度确定为所述冷冻水总管回水温度目标值；

其中，所述用户末端能耗时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷冻水泵总频率、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、室内末端风机总频率、室内末端新风阀门开度、系统制冷功率以及冷冻水总管回水温度；所述用户末端能耗时序模型的输出参数包括：k+1时刻的冷冻水总管回水温度。

在上述实施例的基础上，可选地，该装置还包括：模型建立模块。

具体的，模型建立模块用于在确定模块301根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合之前，根据中央空调系统的历史运行数据，建立以中央空调系统各设备作为整体的系统制冷效率时序模型和所述用户末端能耗时序模型；根据所述系统制冷效率时序模型构建所述模型预测控制器；

其中，所述系统制冷效率时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷却塔风机总频率(多台风机频率之和)、冷冻水泵总频率(多台水泵频率之和)、冷却水泵总频率(多台水泵频率之和)、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、系统制冷功率、系统制冷总效率、冷冻水总管回水温度；所述系统制冷效率时序模型的输出参数包括：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度；

模型预测控制器的控制量为k时刻每一台开启的冷水机的冷冻水供水温度、冷却塔风机总频率、冷冻水泵总频率、冷却水泵总频率；模型预测控制器的被控制量为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度；模型预测控制器的控制跟踪值为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷效率目标值和冷冻水总管回水温度目标值。

在上述实施例的基础上，可选地，获取模块303还具体用于根据节能率目标值和所述系统制冷效率实际值，确定中央空调系统的系统制冷效率目标值。

在上述实施例的基础上，可选地，模型建立模块还用于在确定模块301根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合之前，根据中央空调系统各设备的属性信息，建立中央空调系统各设备的性能特性模型；其中，所述性能特性模型包括：冷水机的制冷效率模型、冷冻水泵以及冷却水泵的扬程特性模型、冷冻水泵以及冷却水泵的耗电功率特性模型、冷却塔的逼近度特性模型以及冷却塔风机耗电功率特性模型。

在上述实施例的基础上，可选地，获取模块303还用于获取中央空调系统的冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度；

确定模块301还用于根据冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度，确定冷冻水总管供回水温差目标值；

控制模块302还用于根据所述冷冻水总管供回水温差目标值，调节集水器各支路调节阀门的开度，以使集水器各支路的冷冻水供回水温差实际值达到所述冷冻水总管供回水温差目标值。

在一个实施例中，提供了一种电子设备，其内部结构图可以如图4所示。该电子设备可以包括处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43；该电子设备中处理器40的数量可以是一个或多个，图4中以一个处理器40为例；该电子设备中的处理器40、存储器41、输入装置42和输出装置43可以通过总线或其他方式连接，图4中以通过总线连接为例。

存储器41作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本申请实施例中的中央空调系统节能优化控制方法对应的程序指令/模块(例如，中央空调系统节能优化控制装置中的确定模块301、控制模块302和获取模块303)。处理器40通过运行存储在存储器41中的软件程序、指令以及模块，从而执行电子设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的中央空调系统节能优化控制方法。

存储器41可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器41可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器41可进一步包括相对于处理器40远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备/终端/服务器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

输入装置42可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与电子设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。输出装置43可包括显示屏等显示设备。

本申请实施例还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种中央空调系统节能优化控制方法，该方法包括：

根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行，并确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

当然，本申请实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本申请任意实施例所提供的中央空调系统节能优化控制方法中的相关操作。

通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本申请可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory，RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，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)执行本申请各个实施例所述的方法。

值得注意的是，上述搜索装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种中央空调系统节能优化控制方法，其特征在于，包括：

根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行，并确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值，包括：

根据中央空调系统各设备的性能特性模型，确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值，包括：

根据用户末端能耗时序模型，确定中央空调系统在k+1时刻的冷冻水总管回水温度；

将所述k+1时刻的冷冻水总管回水温度确定为所述冷冻水总管回水温度目标值；

其中，所述用户末端能耗时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷冻水泵总频率、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、室内末端风机总频率、室内末端新风阀门开度、系统制冷功率以及冷冻水总管回水温度；所述用户末端能耗时序模型的输出参数包括：k+1时刻的冷冻水总管回水温度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合之前，所述方法还包括：

根据中央空调系统的历史运行数据，建立以中央空调系统各设备作为整体的系统制冷效率时序模型和所述用户末端能耗时序模型；

根据所述系统制冷效率时序模型构建所述模型预测控制器；

其中，所述系统制冷效率时序模型的输入参数包括：k时刻的冷冻水总管供水温度、冷却塔风机总频率、冷冻水泵总频率、冷却水泵总频率、用户室内干球温度、用户室内湿球温度、室外环境干球温度、室外环境湿球温度、系统制冷功率、系统制冷总效率、冷冻水总管回水温度；所述系统制冷效率时序模型的输出参数包括：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度；

所述模型预测控制器的控制量为：k时刻每一台开启的冷水机的冷冻水供水温度、冷却塔风机总频率、冷冻水泵总频率、冷却水泵总频率；所述模型预测控制器的被控制量为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷总效率以及冷冻水总管回水温度；所述模型预测控制器的控制跟踪值为：中央空调系统在k+1时刻的系统制冷效率目标值和冷冻水总管回水温度目标值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取中央空调的系统制冷效率目标值，包括：

根据节能率目标值和所述系统制冷效率实际值，确定中央空调系统的系统制冷效率目标值。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合之前，所述方法还包括：

根据中央空调系统各设备的属性信息，建立中央空调系统各设备的性能特性模型；

其中，所述性能特性模型包括：冷水机的制冷效率模型、冷冻水泵以及冷却水泵的扬程特性模型、冷冻水泵以及冷却水泵的耗电功率特性模型、冷却塔的逼近度特性模型以及冷却塔风机耗电功率特性模型。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

获取中央空调系统的冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度；

根据冷冻水总管供水温度和冷冻水总管回水温度，确定冷冻水总管供回水温差目标值；

根据所述冷冻水总管供回水温差目标值，调节集水器各支路调节阀门的开度，以使集水器各支路的冷冻水供回水温差实际值达到所述冷冻水总管供回水温差目标值。

8.一种中央空调系统节能优化控制装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于根据中央空调系统各设备的性能特性模型和用户侧对于中央空调系统冷负荷的需求信息，确定中央空调系统各设备的多种运行状态组合；

所述确定模块，还用于根据预设的筛选条件，从多种运行状态组合中确定目标运行状态组合；

控制模块，用于控制所述中央空调系统按照所述目标运行状态组合运行；

所述确定模块，还用于确定所述中央空调系统在所述目标运行状态组合下的系统制冷效率实际值；

获取模块，用于当所述系统制冷效率实际值不满足预设要求时，获取中央空调系统的冷冻水总管回水温度目标值以及中央空调系统的系统制冷效率目标值；

所述控制模块，还用于根据所述冷冻水总管回水温度目标值和系统制冷效率目标值，通过预先建立的模型预测控制器进一步对所述中央空调系统各设备进行控制，以使所述中央空调系统的系统制冷效率实际值达到所述系统制冷效率目标值，以及所述中央空调系统的冷冻水总管回水温度实际值达到所述冷冻水总管回水温度目标值。

9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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