本發(fā)明涉及一種能耗限額下的中央空調(diào)機(jī)房控制方法，屬于空調(diào)系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)城市化和工業(yè)化進(jìn)程的發(fā)展，公共建筑和工業(yè)建筑的規(guī)模和數(shù)量不斷增加，建筑能耗不斷上升。而中央空調(diào)又是建筑中的能耗大戶，一般占用建筑的40％～60％的能耗。當(dāng)供電能力無(wú)法滿足用電需求時(shí)，如果建筑中央空調(diào)系統(tǒng)能夠?qū)⒛芎目刂圃谙揞~范圍內(nèi)，并且盡可能滿足舒適度要求，則一方面可以減輕電網(wǎng)供電壓力，一方面減少對(duì)建筑運(yùn)行的影響，保證經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的有序進(jìn)行。

目前解決能耗限額的方法是實(shí)施計(jì)劃停電，在特定時(shí)段，關(guān)閉建筑中央空調(diào)系統(tǒng)，以完成能耗限額計(jì)劃。但是，計(jì)劃停電一般需要提前數(shù)天根據(jù)電網(wǎng)供電能力和用電需求進(jìn)行預(yù)測(cè)制定剛性停電計(jì)劃，存在過(guò)度停電的可能性；其次，計(jì)劃停電期間，建筑中央空調(diào)系統(tǒng)完全關(guān)閉，建筑功能受到較大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能耗限額下的中央空調(diào)機(jī)房控制方法，建筑中央空調(diào)系統(tǒng)按照電網(wǎng)的供電能力，動(dòng)態(tài)地調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，滿足電網(wǎng)需求的同時(shí)，最大可能地減少對(duì)建筑功能的影響。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種能耗限額下的中央空調(diào)機(jī)房控制方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口或者人員輸入方式設(shè)置特定時(shí)間段的能耗限額，能耗限額信息包括能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst、能耗限額停止時(shí)間tend、最大輸入功率nlmt、最大用電量plmt；

2)系統(tǒng)收到能耗限額后，首先對(duì)能耗限額時(shí)間段內(nèi)按照能耗限額運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并輸出能耗限額應(yīng)答；

3)進(jìn)入能耗限額狀態(tài)，從預(yù)處理時(shí)間tpre開(kāi)始到能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst時(shí)間內(nèi)，建筑進(jìn)入蓄能狀態(tài)或者維持狀態(tài)；所述預(yù)處理時(shí)間tpre根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)出水按照系統(tǒng)運(yùn)行的最低流速循環(huán)到最遠(yuǎn)末端的時(shí)間來(lái)確定；

4)將設(shè)定的能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst與實(shí)際時(shí)間比較，達(dá)到能耗限額開(kāi)始時(shí)間后進(jìn)入能耗限額狀態(tài)，未達(dá)到能耗限額開(kāi)始時(shí)間則重復(fù)步驟3)，繼續(xù)進(jìn)行蓄冷；

5)由能耗限額開(kāi)始時(shí)間開(kāi)始運(yùn)行，根據(jù)所述步驟2)中的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前可分配的總功率；

6)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際參數(shù)和設(shè)備負(fù)荷率計(jì)算功率級(jí)別，功率級(jí)別分為三級(jí)，功率級(jí)別1為nset1，功率級(jí)別2為nset2，功率級(jí)別3為nset3；

7)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別1的值nset1作比較，如果nall(t0)大于nset1，則冷卻水泵、冷卻塔按照非能耗限額狀態(tài)運(yùn)行，剩余功率分配給冷凍水泵和機(jī)組，冷凍水泵和機(jī)組按照負(fù)荷率η1運(yùn)行；

8)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別2的值nset2作比較，如果nall(t0)小于nset1且大于nset2，則冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和機(jī)組按照負(fù)荷率η2運(yùn)行；

9)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別3的值nset3作比較，如果nall(t0)小于nset2且大于nset3，則停止冷卻水泵、冷卻塔和機(jī)組運(yùn)行，冷凍水泵按照最低負(fù)荷運(yùn)行；如果nall(t0)小于nset3，則停止冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵和機(jī)組運(yùn)行；

10)將設(shè)定的能耗限額停止時(shí)間tend與實(shí)際時(shí)間比較，達(dá)到能耗限額停止時(shí)間后進(jìn)入非能耗限額正常運(yùn)行狀態(tài)，未達(dá)到能耗限額停止時(shí)間則返回步驟5)，直到達(dá)到能耗限額停止時(shí)間，恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

前述的步驟2)中，利用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)算法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出中央空調(diào)系統(tǒng)在能耗限額時(shí)間段正常運(yùn)行情況的用電量pf、系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷qf(t)以及系統(tǒng)在能耗限額時(shí)間段正常需要的總冷量cf，比較pf和ps，當(dāng)pf大于ps時(shí)，則輸出能耗限額應(yīng)答，進(jìn)入步驟3)；當(dāng)pf小于ps時(shí)，則不輸出能耗限額應(yīng)答，系統(tǒng)按照非能耗狀態(tài)正常運(yùn)行，ps為實(shí)際剩余可用電量。

前述的能耗限額應(yīng)答為實(shí)際剩余可用電量ps與中央空調(diào)系統(tǒng)在能耗限額時(shí)間段正常運(yùn)行情況的用電量pf。

前述的步驟3)中，根據(jù)冷凍水溫度和室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)判斷進(jìn)入蓄冷狀態(tài)或者是維持狀態(tài)，系統(tǒng)通過(guò)控制中央空調(diào)出水溫度使輸出冷量略大于系統(tǒng)負(fù)荷，建筑進(jìn)入蓄冷狀態(tài)；當(dāng)中央空調(diào)冷凍水溫度達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)低限，且室內(nèi)溫濕度達(dá)到舒適度容忍低限時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制中央空調(diào)出水溫度使輸出冷量與系統(tǒng)負(fù)荷平衡，建筑進(jìn)入維持狀態(tài)。

前述的步驟5)中，當(dāng)前可分配的總功率nall(t0)為：

nall(t0)＝kqf(t0)

其中，t0為當(dāng)前時(shí)刻，qf(t0)為當(dāng)前系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷，

前述的步驟6)中，功率級(jí)別的計(jì)算方法為：

設(shè)η為設(shè)備負(fù)荷率，范圍為0～1，其中，η＝0表示設(shè)備工作在最低負(fù)荷，η＝1表示設(shè)備工作在非能耗限額狀態(tài)，

根據(jù)設(shè)備信息可獲取設(shè)備負(fù)荷率和設(shè)備運(yùn)行功率的關(guān)系：機(jī)組負(fù)荷率與機(jī)組運(yùn)行功率關(guān)系為nch(η)，冷凍水泵負(fù)荷率與冷凍水泵運(yùn)行功率關(guān)系為nchwp(η)，冷卻水泵負(fù)荷率與冷卻水泵運(yùn)行功率關(guān)系為ncwp(η)，冷卻塔負(fù)荷率與冷卻塔運(yùn)行功率關(guān)系為nct(η)；

功率級(jí)別計(jì)算式為：

功率級(jí)別1：nset1＝ncwp(1)+nct(1)+nchwp(0)+nch(0)；

功率級(jí)別2：nset2＝ncwp(0)+nct(0)+nchwp(0)+nch(0)；

功率級(jí)別3：nset3＝nchwp(0)。

前述的步驟7)中，η1滿足：nch(η1)+nchwp(η1)＝nall(t0)-ncwp(1)-nct(1)。

前述的步驟8)中，η2滿足：nch(η2)+nchwp(η2)+ncwp(η2)+nct(η2)＝nall(t0)。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：

本發(fā)明能夠使建筑中央空調(diào)系統(tǒng)能耗控制在限額范圍內(nèi)，動(dòng)態(tài)地調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，并盡可能滿足舒適度要求，一方面可以減輕電網(wǎng)供電壓力，一方面減少對(duì)建筑運(yùn)行的影響，保證經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的有序進(jìn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

如圖1所示，本發(fā)明的能耗限額下的中央空調(diào)機(jī)房控制方法，包括以下步驟：

1)通過(guò)數(shù)據(jù)通信接口或者人員輸入方式設(shè)置特定時(shí)間段的能耗限額，能耗限額信息包括能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst、能耗限額停止時(shí)間tend、最大輸入功率nlmt、最大用電量plmt。

2)系統(tǒng)收到能耗限額后，首先對(duì)能耗限額時(shí)間段(能耗限額開(kāi)始時(shí)間到能耗限額停止時(shí)間)內(nèi)按照能耗限額運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)，并輸出能耗限額應(yīng)答。

預(yù)測(cè)算法利用了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)算法，根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和當(dāng)前數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)出中央空調(diào)系統(tǒng)在能耗限額時(shí)間段正常運(yùn)行情況的用電量pf、系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷qf(t)以及系統(tǒng)在能耗限額時(shí)間段正常需要的總冷量cf，比較pf和ps，當(dāng)pf大于ps時(shí)，則輸出能耗限額應(yīng)答，進(jìn)入步驟3)；當(dāng)pf小于ps時(shí)，則不輸出能耗限額應(yīng)答，系統(tǒng)按照非能耗狀態(tài)正常運(yùn)行，ps為實(shí)際剩余可用電量。

能耗限額應(yīng)答為實(shí)際剩余可用電量ps與預(yù)測(cè)系統(tǒng)正常運(yùn)行情況的用電量pf。

3)進(jìn)入能耗限額狀態(tài)，從預(yù)處理時(shí)間tpre開(kāi)始到能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst時(shí)間內(nèi)，建筑進(jìn)入蓄能狀態(tài)或者維持狀態(tài)；預(yù)處理時(shí)間tpre根據(jù)中央空調(diào)系統(tǒng)的負(fù)荷側(cè)出水按照系統(tǒng)運(yùn)行的最低流速循環(huán)到最遠(yuǎn)末端的時(shí)間來(lái)確定，根據(jù)冷凍水溫度和室內(nèi)溫濕度數(shù)據(jù)判斷進(jìn)入蓄冷狀態(tài)或者是維持狀態(tài)，系統(tǒng)通過(guò)控制中央空調(diào)出水溫度使輸出冷量略大于系統(tǒng)負(fù)荷，建筑進(jìn)入蓄冷狀態(tài)；當(dāng)中央空調(diào)冷凍水溫度達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)低限，且室內(nèi)溫濕度達(dá)到舒適度容忍低限時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)控制中央空調(diào)出水溫度使輸出冷量與系統(tǒng)負(fù)荷平衡，建筑進(jìn)入維持狀態(tài)。

4)將設(shè)定的能耗限額開(kāi)始時(shí)間tst與實(shí)際時(shí)間比較，達(dá)到能耗限額開(kāi)始時(shí)間后進(jìn)入能耗限額狀態(tài)，未達(dá)到能耗限額開(kāi)始時(shí)間則重復(fù)步驟3)，繼續(xù)進(jìn)行蓄冷。

5)由能耗限額開(kāi)始時(shí)間開(kāi)始運(yùn)行，根據(jù)步驟2)中的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前可分配的總功率nall，基于在假設(shè)負(fù)荷曲線與能耗曲線一致的情況下計(jì)算常數(shù)k，負(fù)荷曲線與能耗曲線一致的情況下，常數(shù)k為固定值，實(shí)時(shí)功率為nf(t)，通過(guò)常數(shù)k和預(yù)測(cè)的系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷qf(t)計(jì)算出當(dāng)前可分配的總輸入功率nall，計(jì)算方式為：

假設(shè)負(fù)荷曲線與能耗曲線一致，則存在：

nf(t)＝kqf(t)

k為常數(shù)，根據(jù)此公式推算，

∫nf(t)dt＝∫kqf(t)dt

因?yàn)椋?/p>

pf＝∫nf(t)dt

cf＝∫qf(t)dt

所以：

pf＝kcf

得出：

根據(jù)預(yù)測(cè)的系統(tǒng)實(shí)時(shí)負(fù)荷qf(t)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻t0可分配的總輸入功率nall(t0)：

nall(t0)＝kqf(t0)。

6)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際參數(shù)和設(shè)備負(fù)荷率計(jì)算功率級(jí)別，

設(shè)η為設(shè)備負(fù)荷率，范圍為0～1，其中，η＝0表示設(shè)備工作在最低負(fù)荷，η＝1表示設(shè)備工作在非能耗限額狀態(tài)。

根據(jù)設(shè)備信息可獲取設(shè)備負(fù)荷率和設(shè)備運(yùn)行功率的關(guān)系：機(jī)組負(fù)荷率與機(jī)組運(yùn)行功率關(guān)系為nch(η)，冷凍水泵負(fù)荷率與冷凍水泵運(yùn)行功率關(guān)系為nchwp(η)，冷卻水泵負(fù)荷率與冷卻水泵運(yùn)行功率關(guān)系為ncwp(η)，冷卻塔負(fù)荷率與冷卻塔運(yùn)行功率關(guān)系為nct(η)；

功率級(jí)別計(jì)算，按照設(shè)備的實(shí)際參數(shù)計(jì)算負(fù)荷率，滿足系統(tǒng)的正常運(yùn)行，功率級(jí)別計(jì)算方式為：

功率級(jí)別1：nset1＝ncwp(1)+nct(1)+nchwp(0)+nch(0)；

功率級(jí)別2：nset2＝ncwp(0)+nct(0)+nchwp(0)+nch(0)；

功率級(jí)別3：nset3＝nchwp(0)。

7)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別1的值nset1作比較，如果nall(t0)大于nset1，則冷卻水泵、冷卻塔按照非能耗限額狀態(tài)運(yùn)行，剩余功率分配給冷凍水泵和機(jī)組，冷凍水泵和機(jī)組按照負(fù)荷率η1運(yùn)行；η1滿足：nch(η1)+nchwp(η1)＝nall(t0)-ncwp(1)-nct(1)，剩余功率即nall(t0)-ncwp(1)-nct(1)。

8)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別2的值nset2作比較，如果nall(t0)小于nset1且大于nset2，則冷卻水泵、冷凍水泵、冷卻塔和機(jī)組按照負(fù)荷率η2運(yùn)行；η2滿足：nch(η2)+nchwp(η2)+ncwp(η2)+nct(η2)＝nall(t0)。

9)由步驟4)得出的當(dāng)前可分配總功率nall(t0)與步驟6)得出的功率級(jí)別3的值nset3作比較，如果nall(t0)小于nset2且大于nset3，則停止冷卻水泵、冷卻塔和機(jī)組運(yùn)行，冷凍水泵按照最低負(fù)荷運(yùn)行；如果nall(t0)小于nset3，則停止冷卻水泵、冷卻塔、冷凍水泵和機(jī)組運(yùn)行。冷凍水泵最低負(fù)荷為nchwp(0)。

10)將設(shè)定的能耗限額停止時(shí)間tend與實(shí)際時(shí)間比較，達(dá)到能耗限額停止時(shí)間后進(jìn)入非能耗限額正常運(yùn)行狀態(tài)，未達(dá)到能耗限額停止時(shí)間則返回步驟5)，直到達(dá)到能耗限額停止時(shí)間，恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。