一种制冷机房系统的能耗优化控制方法、系统和网络侧服务端与流程

本发明具体涉及一种制冷机房系统的能耗优化控制方法，属于制冷机房控制。

背景技术：

1、传统制冷机房系统在设计过程中采用典型日计算建筑负荷，在此基础上部分系统还会设置放大系数，保证空调系统可满足绝大工况下正常运行，后续依照此负荷进行制冷机房相关设备选型，包含制冷冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔等。而制冷机房系统在实际运行时受气候、人员数量变化、生产工业的影响，长期处于部分负荷、动态负荷工况运行。传统制冷机房设计方案无法做到依据动态负荷变化进行设备选型，能耗测算，控制策略调整等，这无疑于在系统设计之初就带来更高的能源消耗。常规的制冷机房系统考虑的因素较为单一，与实际情况差距较大，导致制冷机房初期设计与实际运行存在匹配度低，实际运行低效，在长期运行过程中，为了保证制冷效果目标的实现，导致了大量的能耗浪费。

2、同时现有的制冷机房系统在能耗优化过程中，只以局部的某一个设备进行单独的能耗分析，没有进行整体能耗的动态分析，而制冷系统之间包括了多种设备，相互之间存在多种关联关系，单种设备的能耗最优无法代表整体能耗的最优，或者以某一个指标进行预估分析。导致最终计算的能耗需求无法反应真实的运行需求。例如申请号为“2020105453499”，专利名称为“中央空调主机智慧节能控制方法”的技术方案，该方案通过预估下一阶段的温度，然后以室内的温度作为单一调控的因素，而在实际过程中，室内外的环境变化，以及在不同阶段的本身的负荷需求都会产生变化，变量的数据较多，无法真实预估下一阶段的温度。同时在调节过程中也只是调节了冷水机组，没有对整体系统的其他相关设备进行动态关联调节。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种制冷机房系统的能耗优化控制方法、系统和网络侧服务端，旨在解决如下技术问题：

2、现有技术中采用典型日计算负荷的方式，考虑的因素较为单一，与实际情况差距较大的问题。

3、一种制冷机房系统的能耗优化控制方法，包括如下步骤：

4、建立制冷机房系统的冷负荷预测总模型；

5、建立制冷机房系统的设备模型；

6、建立制冷机房系统的冷源整体性能模型，并根据系统全年逐时负荷数据预测制冷机房系统的能耗；

7、采集制冷机房系统的运行参数，并设定运行参数的约束条件；

8、根据冷负荷预测总模型，预测出制冷机房系统的实时负荷，结合运行参数的约束条件，计算制冷机房系统的所有运行方式，筛选出制冷机房系统总能耗最低的运行方式，并提取对应的运行参数，生成最优运行参数；

9、根据最优运行参数动态调整制冷机房系统的运行模式。

10、进一步地，建立所述制冷机房系统的冷负荷预测总模型，具体包括：

11、建立以室内人员为变量的第一冷负荷子模型、以室外温湿度为变量的第二冷负荷子模型、以生产为变量的第三冷负荷子模型；

12、根据第一冷负荷子模型、第二冷负荷子模型、第三冷负荷子模型计算制冷机房系统的冷负荷预测总模型。

13、进一步地，所述以室内人员为变量的第一冷负荷子模型，具体如下：其中：表示以室内人员为变量的第一冷负荷量、表示第时刻空调区内总人数，表示群集系数，表示人均显热散热量；

14、所述以室外温湿度为变量的第二冷负荷子模型，具体如下：

15、其中：表示以室外温湿度为变量的第二冷负荷量、表示围护结构的种类数，表示传热系数、表示第项围护结构的表面积、表示第时刻室外干球温度、表示负荷温度的地点修正值、表示室内计算温度、表示单位时间进入房间的空气总量；

16、所述以生产为变量的第三冷负荷子模型，具体如下：其中：表示以生产为变量的第三冷负荷量、表示安装系数、表示负荷系数、表示第时刻电热设备同时使用系数、表示通风保温系数、表示电热设备的总安装功率、表示第时刻电动设备同时使用系数、表示电动设备的总安装功率、表示电动机的效率、表示第时刻时办公设备同时使用系数；表示办公设备的种类；表示第类设备的台数；表示第类设备的单台散热量；表示第时刻时照明设备同时使用系数；表示照明设备的总安装功率。

17、进一步地，所述制冷机房系统的冷负荷预测总模型，具体如下：

18、

19、其中：表示冷负荷总预测值。进一步地，建立所述制冷机房系统的设备模型，具体如下：

20、根据制冷机房系统内设备的类型，将设备模型划分为冷水机组模型、冷冻水泵模型、冷却水泵模型、冷却塔能耗模型；

21、建立冷水机组模型，

22、其中：表示冷水机组的能耗、 a表示冷水机组的负荷率、表示第r项冷冻水的供水温度、表示第s项冷却水的回水温度、表示温度回归系数、和表示幂函数系数

23、建立冷冻水泵模型，其中：表示冷冻水泵的能耗、表示冷冻水泵的流量、表示冷冻水泵的扬程、表示冷冻水泵的流量扬程系数、表示冷冻水泵的工作点效率；建立冷却水泵模型，其中：表示冷却水泵的能耗 、表示冷却水泵的流量、表示冷却水泵的扬程、表示冷却水泵流量的扬程系数、表示冷却水泵工作点的效率；

24、根据所述冷冻水泵、冷却水泵的能耗计算对应的工作频率，其中：、表示不同的冷冻水泵频率；表示水泵频率为时的冷冻水泵能耗；表示水泵频率为时的冷冻水泵能耗；、表示不同的冷却水泵频率；表示水泵频率为时的冷却水泵能耗；表示水泵频率为时的冷却水泵能耗；

25、建立冷却塔能耗模型，其中：表示冷却塔风机的实际能耗、表示额定条件下冷却塔风机的理论能耗、表示冷却塔排放冷凝热及冷水机组压缩机做工所带来压缩热所需的风量、表示冷却塔风机的额定风量、、、、均表示模型的拟合系数。

26、进一步地，所述冷源整体性能模型如下：其中：表示系统运行总能耗、表示系统能耗模型的约束条件。

27、进一步地，采集机房系统的运行参数，并设定运行参数的约束条件，具体为：

28、采集机房系统的运行参数，所述运行参数包括冷冻水供水温度、冷却水供水温度、冷冻水泵流量、冷却水泵流量、冷冻水泵扬程、冷却水泵扬程、冷却塔风机风量；

29、根据各个设备的性能和设备之间的运行关联情况，设定相关运行参数的运行范围，形成运行参数的约束条件。

30、进一步地，根据冷负荷预测总模型，预测出制冷机房系统的实时负荷，结合运行参数的约束条件，计算制冷机房系统的所有运行方式，筛选出制冷机房系统总能耗最低的运行方式，并提取对应的运行参数，生成最优运行参数，具体为：

31、采集第一冷负荷子模型、第二冷负荷子模型、第三冷负荷子模型所对应的相关输入参数，并带入对应的冷负荷子模型进行计算，得到冷负荷总预测值；

32、根据冷负荷总预测值及初始化的运行参数，确定冷水机组的负荷分配情况、制冷机房设备的开启台数，冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的工作频率；

33、根据冷水机组的负荷分配情况，结合冷水机组的额定制冷量和冷水机组的负荷率运行范围，确定冷水机组的开启台数，并将负荷分配至各冷水机组，确定各设备的运行负荷率数据，计算冷水机组的运行负荷率值；

34、通过各冷水机组的运行负荷率值，确定冷水机组的实际制冷量；

35、根据冷水机组的实际制冷量，结合冷水机组模型、冷冻水泵模型和冷却水泵模型，计算对应的冷冻水流量、冷冻供水温度、冷冻水回水温度、冷凝热量、冷却水流量和冷却水供水温度，冷却水回水温度，其中：表示冷水机组的实际制冷量、表示冷凝热量、表示冷水机组的能耗、表示比热容、表示冷冻水流量、表示冷却水流量、表示冷冻水供水温度、表示冷冻水回水温度、表示冷却水供水温度、表示冷却水回水温度；结合冷水机组的负荷率、设定冷冻水供水温度，计算冷却水回水温度；

36、根据冷水机组模型计算冷水机组在该制冷量工况下的实际能耗；

37、根据冷水机组的实际能耗，结合冷却塔在室外气象条件下的散热模型，计算冷却塔排放冷凝热的所需风量；

38、根据冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔的能耗模型计算对应设备的能耗及冷源系统的总能耗；

39、提取此工况下对应的运行参数数值，生成最优运行参数。

40、一种制冷机房系统的能耗优化控制系统，其特征在于：包括，

41、建模模块一，用于建立制冷机房系统冷负荷预测模型；

42、建模模块二，用于建立制冷机房系统设备模型；

43、预测模块，用于建立制冷机房系统冷源整体性能模型，并根据系统全年逐时负荷数据预测系统能耗；

44、计算模块，采集机房系统的运行参数，并设定运行参数的约束条件；

45、优化模块，根据冷负荷预测总模型，预测出制冷机房系统的实时负荷，结合运行参数的约束条件，计算制冷机房系统的所有运行方式，筛选出制冷机房系统总能耗最低的运行方式，并提取对应的运行参数，生成最优运行参数；

46、调节模块，根据最优运行参数动态调整机房系统的运行模式。

47、一种网络侧服务端，包括至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行一种制冷机房系统的能耗优化控制方法。

48、本发明的有益效果：

49、本发明通过建立制冷机房系统全年负荷模型，通过多种变量参数充分贴合实际负荷变化趋势，提供自动化设备选型建议，便于制冷机房初期设计阶段设备选型，做到设备宽工况、高效率运行。建立多个设备级的模型，构成了一个动态的系统级模型，充分贴近实际项目制冷机房的运行状态，通过多变量输入输出系统优化控制算法，不断迭代各设备控制参数，综合寻优，最终输出最优控制策略，充分考虑了实际运行时的各种工况、可以始终使得整体系统运行在最佳的状态，同时又使得能耗最低。