基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法

本技术涉及制冷站优化控制，具体涉及一种基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法。

背景技术：

1、制冷站作为工业、商业及民用建筑中不可或缺的环境管控设备，其节能优化控制不仅是降低运营成本的关键，也是实现碳排放下降的重要环节。制冷站主要由冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔和控制系统等组成。对于缺乏智能控制系统的制冷站，其运行参数通常设为固定值，由设备工程师根据经验调整参数，冷水机组的制冷量难以动态匹配末端的负荷。

2、目前，变频控制、热回收、水蓄冷、人工智能算法等节能技术的成熟与成本下降，为制冷站的精细化和智能化运行提供了坚实的技术基础。对于动力设备布局紧凑的工厂、商业及民用建筑，一般不具备设置大型水蓄冷罐的空间条件。因此，本技术提出一种基小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法，通过小型水蓄冷系统蓄冷或放冷主动调控冷水机组的负荷率，使冷水机组尽可能处于高效运行状态，从而实现制冷站的节能降碳。

技术实现思路

1、第一，本技术提出一种基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法，旨在优化制冷站的综合能效系数，实现制冷站的节能降碳，具体步骤包括：

2、s1、获取水蓄冷子系统、制冷站子系统各项设备的历史运行数据，根据所述设备的历史运行数据建立各设备的能耗模型。

3、s2、获取水蓄冷子系统、制冷站子系统各项设备的运行约束条件，建立基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制模型。

4、s3、获取实时环境数据，设备的实时运行数据，利用自适应遗传算法求解所述基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制模型。

5、s4、监测制冷站的运行指标，若运行指标小于设定值则减少优化频率，若运行时间达到预设时间，则更新设备能耗模型。

6、s1的具体步骤如下：

7、s11、获取制冷站子系统的冷水机组的历史运行数据，所述冷水机组的能耗模型如下：

8、

9、

10、其中，为冷水机组的功率，为冷水机组的制冷量，为冷水机组的冷却水进水温度，为冷水机组的冷冻水出水温度，～为多项式的拟合系数。

11、基于冷水机组的历史运行数据，计算冷水机组的拟合系数～，建立冷水机组的能耗模型。

12、s12、获取水蓄冷子系统、制冷站子系统的冷冻水泵历史运行数据，所述冷冻水泵的能耗模型如下：

13、

14、

15、其中，为冷冻水泵的功率，为冷冻水泵的额定功率，～为多项式的拟合系数，为冷冻水泵的实际流量，为冷冻水泵的频率。

16、基于冷冻水泵的历史运行数据，计算冷冻水泵多项式的拟合系数～，建立冷冻水泵和冷却水泵的能耗模型。

17、s13、获取制冷站子系统的冷却水泵历史运行数据，所述冷却水泵的能耗模型如下：

18、

19、

20、其中，为冷却水泵的功率，为冷却水泵的额定功率，～为多项式的拟合系数，为冷却水泵的实际流量，为冷却水泵的频率。

21、基于冷却水泵的历史运行数据，计算冷却水泵多项式的拟合系数～，建立冷却水泵的能耗模型。

22、s14、获取制冷站子系统的冷却塔的历史运行数据，所述冷却塔的能耗模型如下：

23、

24、

25、其中，为冷却塔的功率，为冷却塔的额定功率，～为多项式的拟合系数，为冷冻塔的实际流量，为冷却塔的频率。

26、基于冷却水塔的历史运行数据，计算冷却塔多项式的拟合系数～，建立冷却塔的能耗模型。

27、s2的具体步骤如下：

28、s21、冷水机组的冷冻水出水温度，应满足用冷水机组的制冷条件和用冷设备的用冷条件，所述冷水机组的冷冻水出水温度约束条件如下：

29、

30、其中，表示冷水机组的冷冻水出水温度，表示冷水机组的冷冻水出水温度下限，表示冷水机组的冷冻水出水温度上限。

31、s22、冷却水的进水温度应满足冷水机组的制冷条件，冷却水进水温度过低和过高均会导致冷水机组出现故障，所述冷水机组的冷却水进水温度约束条件如下：

32、

33、其中，表示冷水机组的冷却水进水温度，表示冷水机组的冷却水进水温度下限，表示冷水机组的冷却水进水温度上限。

34、s23、冷冻水泵、冷却水泵的流量应满足末端的需求，同时应避免水泵的过度使用，冷冻水泵、冷却水泵工作流量的约束条件如下：

35、

36、其中，表示冷冻水泵的实际流量，表示冷冻水泵的工作流量下限，表示冷冻水泵的工作流量上限。

37、

38、其中，表示冷却水泵的实际流量，表示冷却水泵的工作流量下限，表示冷却水泵的工作流量上限。

39、s24、制冷站子系统应满足设备开启台数约束条件，确保系统的正常运转，设备开启台数约束条件如下：

40、

41、其中，表示冷水机组的实际开启台数，表示冷水机组的最小开启台数，表示冷水机组的最大开启台数。冷水机组的最小开启台数按末端负荷需求设置。

42、

43、其中，表示冷冻水泵的实际开启台数，表示冷冻水泵的最小开启台数，表示冷冻水泵的最大开启台数。冷冻水泵与冷水机组一般为一一对应关系，即。

44、

45、其中，表示冷却塔的实际开启台数，表示冷却塔的最小开启台数，表示冷却塔的最大开启台数，冷却塔与冷水机组一般为一一对应关系，即。

46、

47、其中，表示冷却水泵的实际开启台数，表示冷却水泵的最小开启台数，表示冷却塔的最大开启台数，冷却水泵和冷却塔一般为一一对应关系，即。

48、s25、水蓄冷子系统的水蓄冷储罐应满足运行条件，水蓄冷储罐蓄冷时应满足最大储水量约束条件，水蓄冷储罐释冷时应满足最小储水量约束条件：

49、

50、

51、其中，表示水蓄冷储罐的实际储水量，表示水蓄冷储罐的最大储水量，表示水蓄冷储罐的最大储水量。

52、s26、基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制模型的优化目标为最大化系统的性能系数（cop，coefficient of performance），即在满足末端负荷需求的前提下，尽可能通过水蓄冷系统蓄冷或释冷提升冷水机组的效率，具体如下：

53、

54、其中，表示制冷站的综合cop，表示冷水机组的功率，表示冷冻水泵的功率，表示冷却水泵的功率，表示冷却塔的功率。

55、s3的具体步骤如下：

56、s31、获取实时的环境温度和湿度数据，水蓄冷子系统和制冷站子系统各项设备的实时运行数据。

57、s32、基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制包括3种运行模式：模式一、水蓄冷子系统停止运行，制冷站子系统仅向末端供冷；模式二、水蓄冷子系统与制冷站子系统联合向末端供冷；模式三、水蓄冷子系统蓄冷，制冷站子系统向末端和水蓄冷子系统供冷。基于实时环境数据和设备运行数据，生成3种运行模式的初始解。

58、s33、利用自适应遗传算法分别求解3种运行模式的优化目标，获得3种运行模式的最优解。

59、s34、对比不同运行模式的求解结果，选择最大的工作模式。

60、s4的具体步骤如下：

61、s401、监测冷站的运行指标冷冻水出水温度和冷却水进水温度，当上述运行指标变动小于0.1℃，则减少系统的优化频率。

62、s402、当基于小型水蓄冷系统的制冷站的运行时间达到预设时间，则更新设备能耗模型的多项式拟合系数，避免能耗模型偏离设备实际工况。

63、第二，为了实现上述目的，本发明还提供一种电子设备，包括处理器、存储器和存储于存储器上的计算机程序，所述处理器运行计算机程序时实现第一方面所述的基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法。

64、第三，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的基于小型水蓄冷系统的制冷站优化控制方法。