一种中央空调系统实时优化控制方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及中央空调优化控制，具体地，涉及一种中央空调系统实时优化控制方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、实时优化控制是一种降低中央空调系统运行能耗或运行成本，同时保证建筑室内环境舒适的方法。它主要通过实时地优化空调系统局部控制器的设定值例如送风温度设定值、送风压力设定值等，来响应空调系统运行过程中外部及内部状态随时间的变化。目前，实时优化控制中优化动作的驱动机制普遍采用时间驱动机制，即按照固定频率例如每小时或半小时来触发所有决策变量的在线优化计算及重置，达到了一定的节能效果。

2、然而，在中央空调系统的运行中，系统运行状态的变化往往是高随机性的，例如天气情况、空调冷负荷等的变化。时间驱动机制作为周期性的触发机制，通常难以及时捕捉这些非周期性的变化从而使优化控制难以做出快速响应。原则上，一个较高的优化频率，即两个优化动作间较短的时间间隔，会令优化控制响应更快从而得到较好的优化性能，但其在线优化计算量也会随之增加。并且，当系统运行状态较为稳定时，采用较高优化频率会造成计算资源的浪费。此外，系统运行状态的不同变化对系统各决策变量的影响不同。时间驱动机制下优化控制未对各类变化采取精准的响应措施。虽然每次触发所有决策变量的优化可以保证优化计算获得全局最优解，但对未受影响的决策变量进行优化会造成不必要的优化计算从而进一步造成计算资源的浪费。

技术实现思路

1、针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种中央空调系统实时优化控制方法、装置及存储介质，可以在保证实时优化控制的优化性能的同时大幅降低在线优化计算量，提高中央空调系统实现实时优化控制的效益成本比。

2、为解决上述问题，本发明的技术方案为：

3、一种中央空调系统实时优化控制方法，包括以下步骤：

4、监测中央空调系统的关键状态变量，在每个采样时刻采集并记录各关键状态变量的值，计算其相较于上一个执行优化动作的时刻各关键状态变量值的变化；

5、根据关键状态变量的变化，判断预先定义的事件是否发生；

6、若预先定义的事件均未发生，则所有决策变量保持当前值不变,若预先定义的事件发生了，则根据事件到动作的映射，确定需要执行的优化动作；

7、根据所建立的目标函数、约束条件，通过寻优算法，计算得到当前系统状态下决策变量的最优值，并在系统中更新决策变量值。

8、优选地，所述监测中央空调系统的关键状态变量，在每个采样时刻采集并记录各关键状态变量的值，计算其相较于上一个执行优化动作的时刻各关键状态变量值的变化的步骤，具体包括：监测中央空调系统的关键状态变量s1,…,sm，在每个采样时刻t采集并记录各状态变量的值s1,t,…,sm,t，计算其相较于上一个执行优化动作的时刻，即优化时刻，各关键状态变量的值的变化δs1,t,…,δsm,t。

9、优选地，所述根据关键状态变量的变化，判断预先定义的事件是否发生的步骤，具体包括：根据关键状态变量的变化，判断预先定义的事件是否发生。

10、优选地，所述若预先定义的事件均未发生，则所有决策变量保持当前值不变,若预先定义的事件发生了，则根据事件到动作的映射，确定需要执行的优化动作的步骤，具体包括：若预先定义的事件均未发生，则所有决策变量保持当前值不变,即保持上一个优化时刻计算得到的最优值不变；若预先定义的事件发生了，则根据事件到动作的映射，确定需要执行的优化动作，即优化哪些决策变量。

11、优选地，所述预先定义的事件、优化动作、事件到动作的映射由事件动作映射空间来确定，事件动作映射空间具体包括：事件空间、动作空间以及事件空间到动作空间的映射，所述事件空间中包含一个或多个事件组每个事件组包含一个或多个根据关键状态变量的变化定义的事件，所述动作空间中包含一个或多个优化动作a1,…,ak，每个优化动作优化一个或多个决策变量所述事件空间到动作空间的映射形式为事件空间中每个事件组对应优化空间中的一个优化动作，即当事件空间中的某个事件发生，则执行该事件所在组对应的动作空间中的特定的优化动作，即优化这个优化动作中所包含的所有的决策变量。

12、优选地，所述事件动作映射空间的开发方法具体包括以下步骤：

13、步骤sa：建立中央空调系统实时优化控制策略，包括目标函数、约束条件、决策变量和所采取的寻优算法；

14、步骤sb：确定优化频率，运行时间驱动机制下的中央空调系统实时优化控制策略；

15、步骤sc：收集各优化时刻中央空调系统的运行数据；

16、步骤sd：计算每两个相邻优化时刻间状态变量的变化以及决策变量最优值的变化；

17、步骤se：通过对状态变量变化以及决策变量最优值变化进行数据分析，筛选对决策变量优化产生重要影响的关键状态变量变化；

18、步骤sf：建立关键状态变化与决策变量最优值变化之间的函数关系；

19、步骤sg：确定决策变量最优值变化的阈值，定义事件；

20、步骤sh：通过数据分析辨识各决策变量间的相互作用；

21、步骤si：将事件及决策变量分组，建立事件空间、动作空间、从事件空间到动作空间的映射，形成事件动作映射空间。

22、优选地，所述根据所建立的目标函数、约束条件，通过寻优算法，计算得到当前系统状态下决策变量的最优值，并在系统中更新决策变量值的步骤中，所述实时优化控制的目标函数为中央空调系统或某环路的总瞬时功率，即系统或某环路涉及的所有用能设备瞬时功率之和，各设备功率通过建立设备能耗模型进行计算，所述决策变量为各局部控制器的设定值，所述约束条件包括各类保证系统正常运行的条件，所述寻优算法采取穷举法或者遗传算法。

23、优选地，所述中央空调系统实时优化控制方法的评价指标包括优化必要性，所述优化必要性，对于单一优化动作中的单一决策变量，定义为该优化时刻相较于上一个优化时刻决策变量最优值的变化的绝对值，即优化距离对于一段时间内所有优化动作的所有决策变量，定义为各决策变量最优值的变化的绝对值的平均值，即平均优化距离nvt为优化时刻t执行优化的决策变量的数量，为优化时刻的数量，与值越大则优化必要性越高。

24、进一步地，本发明还提供一种中央空调系统实时优化控制装置，包括处理器以及用于存储所述处理器的可执行指令的存储器，所述处理器配置为经由执行所述可执行指令来执行如上所述的中央空调系统实时优化控制方法。

25、进一步地，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如上所述的中央空调系统实时优化控制方法。

26、与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

27、1、本发明采用根据系统关键运行状态变化定义的“事件”触发实时优化控制中优化动作的执行，使实时优化控制及时捕捉系统关键运行状态的变化并作出快速响应，从而提高中央空调系统实时优化控制的优化性能。

28、2、本发明采用事件与优化动作的映射机制，即不同的事件发生触发不同决策变量的优化，并且具有相互作用与依赖性的决策变量被同时触发优化，这种针对系统关键运行状态变化进行精准响应的方式，避免了不必要的优化计算，使在线优化计算量大幅降低的同时保证获得全局最优解，降低了中央空调系统实时优化控制的在线计算成本，提高了效益成本比。

29、3、本发明采用优化距离以及平均优化距离这两个指标，从优化的本质出发定义和评价了实时优化控制中优化动作的必要性，作为优化性能评价、优化计算量评价的补充，拓展了实时优化控制的评价维度。