一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统及方法与流程

本发明属于楼宇空调系统，尤其涉及一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统及方法。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、高峰期的用电负荷持续增长，而空调负荷的急剧增长已成为季节性电力紧张的最主要原因，以山东为例，夏季负荷高峰时段空调负荷占比近半数。

3、楼宇空调系统一般占各类商用建筑能耗的40％以上，主要原因有以下几点：在于设计选型时设备余量一般为20％左右，却很少在满负荷状态下运行，造成空载功耗偏高；为了节省一次投资成本，系统缺少调控装置，导致风机、水泵长期处于最大流量运行状态，不能根据实际运行工况的负荷进行有效调节，产生不必要的能源浪费；恒温器和传感器响应延迟，导致冷气过量供给，缺乏追踪可变因素的技术设置，如室内人数或天气情况等相关数据；对暖通空调系统的工作原理和能耗情况缺乏了解，室内人员频繁调节温度，导致冷机和锅炉负荷过大。

4、因此，楼宇空调负荷是一种典型的可优化运行的负荷，可以在楼宇空调的运行时间、分区、运行温度和设备管理四方面进行优化。

5、目前，楼宇空调的节能主要存在以下问题：

6、(1)由于楼宇各区域接收太阳辐射量不同，以及内部人流分布不均且动态变化，造成各区域各时段的负荷需求存在较大差异。当前大部分楼宇空调采用的区域温度控制是以温控器测量温度为反馈进行双稳态控制，调节滞后性大，且分区间无协调，造成冷热不均和舒适度变差。例如夏季楼宇向阳面区域温度降不下来而背阴面区域温度过低，甚至空调供应侧满负荷运转情况下有些区域也无法达到满意的舒适度，还造成了大量的资源浪费；

7、(2)大部分楼宇空调采取粗放的机组启停策略，源荷两侧无有效交互，通常依据经验在不同季节手动修改启停策略，该策略无法保证空调机组运行在最优负载率，导致空调系统能效偏低。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统及方法，通过上层主体和设置于楼宇内各区域的下层主体的配合，实现楼宇空调的节能运行。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面提供一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其包括：

4、上层主体和设置于楼宇内各区域的下层主体；

5、所述下层主体，用于获取某区域在若干时段的人流量序列，基于人流量序列，对若干时段进行聚类，基于聚类结果，判断该区域的类别；基于该区域的类别，对该区域中的每一类时段进行多级温度范围赋值；对于该区域的当前时刻，获取温度参数和人流量，通过调取的分区协同温控等效模型，得到室内温度不变时所需功率后，结合所述多级温度范围，以用户舒适度最优为目标，优化得到该区域在分级控制模式下的功率；

6、所述上层主体，用于基于所有区域在分级控制模式下的功率，求解得到最优供能流量与供能功率分配后，对所述在分级控制模式下的功率进行微调。

7、进一步地，对于某个区域，所述时段被聚类为四类：稳定拥挤时段、变化拥挤时段、变化少人时段和稳定少人时段；

8、如果属于稳定拥挤时段和变化拥挤时段的时段占比超过设定值，则该区域的类别为拥挤人流区；如果属于变化少人时段和稳定少人时段的时段占比超过设定值，则该区域的类别为少人区；否则，该区域的类别为正常人流区。

9、进一步地，所述温度参数包括室外温度、区域内温度和相邻区域温度。

10、进一步地，对于每个区域，每一类时段对应一个分区协同温控等效模型。

11、进一步地，在优化所述在分级控制模式下的功率时，约束条件包括功率上限约束，所述功率上限基于控制模式确定；

12、所述控制模式包括全速温度控制、快速温度控制和一般温度控制。

13、进一步地，在求解所述最优供能流量与供能功率分配时，优化目标为空调系统整体运行成本最小。

14、进一步地，在求解所述最优供能流量与供能功率分配时，约束条件包括：循环流量保证最远端区域热交换、最大限度满足各区域供热或供冷需求、循环流量与供能量的关联关系和空调机组与循环泵能耗特性。

15、进一步地，所述上层主体为中央空调的控制器；所述下层主体为采集与边缘控制设备。

16、进一步地，所述分区协同温控等效模型采用卷积长短期记忆神经网络，且采用粒子群算法对所述卷积长短期记忆神经网络的超参数进行优化。

17、本发明的第二个方面提供一种楼宇空调双层节能优化运行控制方法，其包括：

18、下层主体获取某区域在若干时段的人流量序列，基于人流量序列，对若干时段进行聚类，基于聚类结果，判断该区域的类别；基于该区域的类别，对该区域中的每一类时段进行多级温度范围赋值；对于该区域的当前时刻，获取温度参数和人流量，通过调取的分区协同温控等效模型，得到室内温度不变时所需功率后，结合所述多级温度范围，以用户舒适度最优为目标，优化得到该区域在分级控制模式下的功率；

19、上层主体基于所有区域在分级控制模式下的功率，求解得到最优供能流量与供能功率分配后，对所述在分级控制模式下的功率进行微调。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

21、本发明提供了一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，通过上层主体和设置于楼宇内各区域的下层主体的配合，实现楼宇温度的差异化、精细化控制以及楼宇空调的节能运行。

22、本发明基于楼宇的人流量数据对楼宇进行区域和时段划分，并对不同类型的区域时段赋予三级温差控制，实现楼宇分区分时的温度优化控制，实现楼宇温度的差异化控制。

23、本发明依托空调历史数据建立分区协同温控等效模型，结合不同分区的三级温差控制，实现以用户舒适度最优为目标的楼宇温度精细化控制。

24、本发明上层考虑空调机组启停、负载率与工质循环流量的约束，在满足下层楼宇温度的差异化与精细化控制的前提下，实现楼宇空调的节能运行。

技术特征：

1.一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，包括上层主体和设置于楼宇内各区域的下层主体；

2.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，对于某个区域，所述时段被聚类为四类：稳定拥挤时段、变化拥挤时段、变化少人时段和稳定少人时段；

3.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，所述温度参数包括室外温度、区域内温度和相邻区域温度。

4.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，对于每个区域，每一类时段对应一个分区协同温控等效模型。

5.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，在优化所述在分级控制模式下的功率时，约束条件包括功率上限约束，所述功率上限基于控制模式确定；

6.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，在求解所述最优供能流量与供能功率分配时，优化目标为空调系统整体运行成本最小。

7.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，在求解所述最优供能流量与供能功率分配时，约束条件包括：循环流量保证最远端区域热交换、最大限度满足各区域供热或供冷需求、循环流量与供能量的关联关系和空调机组与循环泵能耗特性。

8.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，所述上层主体为中央空调的控制器；所述下层主体为采集与边缘控制设备。

9.如权利要求1所述的一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统，其特征在于，所述分区协同温控等效模型采用卷积长短期记忆神经网络，且采用粒子群算法对所述卷积长短期记忆神经网络的超参数进行优化。

10.一种楼宇空调双层节能优化运行控制方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明涉及楼宇空调系统技术领域，提供了一种楼宇空调双层节能优化运行控制系统及方法，包括：下层主体获取某区域在若干时段的人流量序列，基于人流量序列，对若干时段进行聚类，基于聚类结果，判断该区域的类别；基于该区域的类别，对该区域中的每一类时段进行多级温度范围赋值；对于该区域的当前时刻，获取温度参数和人流量，通过调取的分区协同温控等效模型，得到室内温度不变时所需功率后，结合所述多级温度范围，以用户舒适度最优为目标，优化得到该区域在分级控制模式下的功率；上层主体基于所有区域在分级控制模式下的功率，求解得到最优供能流量与供能功率分配后，对所述在分级控制模式下的功率进行微调。实现楼宇空调的节能运行。技术研发人员：梁涛,张玉玺,王锋,葛群,赵吉祥,杜永腾,刘亚祥,张辉,李秋影,孟超受保护的技术使用者：山东零碳智慧能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14