冷机站群控
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制冷机的开启 台数? 冷机的出水温 度设定
设备性能
不同负荷下最 优的冷源选择？
何时蓄冷何时 放冷以及蓄冷 放冷进度？
优化设定
先进控 制系统
地源热泵系统的 效率退化？
最佳蓄冷量？
制冷机房
10
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-系统特点
传统控制 先进控制
冷机先进控制系统
模型库 用户界面
数据库
故障诊断
优化引擎
数据接口
实时数据 (上传), 优化指令与参 数 (下传)
数据校验
实时数据 (上传), 优化指令与参 数 (下传) 楼宇自动化系统
末端信息
冷机
水泵
冷却塔
锅炉等
16
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
方便快捷的节能改造方案(针对含自动化系统的用户)
控制逻辑
优化策略
优化范围 设备性能 蓄冷能力及电价的波 动 能效审计 维护建议 节能效果
基于现场设备模型与动态规划
11 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-先进控制的优化策略
运行计划与运行参数 (冷机、冷却塔、水 泵的启停时间、工作 点设置等)
N
预先考虑各种时变因素以及冷机站的动态响应过程
14 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-在线优化
动态规划
实时更新设备性能
动态蓄冷/蓄热模型
动态技术服务动态系统
15 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-产品架构
冷机站电功率比较图
210 27.34 190 24.07 25.00 30.00
平均电功率 (kW)
170 150 130 110 90 70 六月 七月 九月 9.30 17.76
未优化 节能比例(%)
1Baidu Nhomakorabea.00
10.00
5.00
0.00 十月
月份
节能比例 (%)
优化
20.00
21
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
案例分析（III）-日能耗比较
休息日
22 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
案例分析（III）-更经济的预制冷
23
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
案例分析（IV）-宾馆+写字楼
• • • • • • •
• 运行近7年来节约的能源成本超过700k欧 元（约700万人民币）
- 2003年启动运行至今 - 能耗在线预测 - 实时优化调度 - 通过霍尼韦尔EBI系统进行闭环控制
19 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
20
节能比例
10 15 20 25 0 5
• 7 台冷机
?
不能为冷机站维护提供决策支持
9 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案
冷却塔的开启 台数? 真实的负荷? 短期内负荷将 如何变化?
最优的冷却水 温设定?
楼宇
楼宇的热响应 状况 最优的冷冻水 流量? 最优的冷冻水 温设定
冷却水泵的开 启台数?
负荷需求
制冷量
过量供应 （蓝线以上部分） 负荷需求
The oversupply recorded in an office building
是散失而非真实负荷
6 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－控制策略
• 固定的控制逻辑应对始终变化的日常负荷
• 忽视同种设备间的性能差异 (由于安装, 性能退化,水力不平衡等)
- 约占全社会总能耗的30% - 与工业和交通运输并列
其它
20%
空调
40%
空调 照明 办公设备 其它
- 中央空调是最主要的“能耗大户”
办公设备
20%
• 然而长期以来，作为能耗大户的中央空调系统：
照明
20%
- 运行管理水平低 - 人为疏忽和经验错误泛滥 - 能源浪费严重
建筑物运行能耗的构成
我国建筑能耗目前已经超过一次能源消费总量的四分之一，达到27％左右，是世界同纬度国家的3倍。
负荷计算
压差法、温差法、或温差流量法 （不能准确反映真实的负荷需求 ）
人工设计（取决于设计人员的业 务水平和工作态度，不可能考虑 各种可能的情况，维护困难） 静态的经验型策略，适用程度有 限（受限于系统设计、设备性能 的退化、设计的变更、以及各种 故障） 水系统为主 不检测 不考虑（缺乏动态规划引擎） 不考虑 不提供 受限于系统运行管理水平
长期 (24 小时)负荷 预测
短期 (半小时) 负荷 预测
用户的使用偏好
依据多种因素预测真实负荷
13 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-动态规划
最小化
设备u 1
设备u在当前时刻能耗
N
将来
最小化
时间t 当前 设备u 1
设备u在t时刻能耗
压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求
量出为入
- 自动分析设备的实际性能和大楼的冷/热响应特性 - 同时考虑近百个影响冷机站效率的变量，包括流量
最优的冷却水 温设定?
楼宇
楼宇的热响应 状况 最优的冷冻水 流量? 最优的冷冻水 温设定
冷却水泵的开 启台数?
制冷机的开启 台数? 最优的冷冻水 温设定
不同负荷下最 优的冷源选择？
何时蓄冷何时 放冷以及蓄冷 放冷进度？
最佳蓄冷量？
制冷机房
地源热泵系统的 效率退化？
冷机站能耗约占建筑物总能耗的40%~60%
一次泵负荷 (%) 冷机站平均 功耗 (kW) 117.23 131.52 143.87 冷机站制 冷量(kW) 系统 COP
33 66 100
降低冷却水温通常能提高系统COP 提高冰水温度通常能提高系统COP
202 269 289
1.72 2.05 2.01
某种工况下，当一次泵负荷为66％时冷机站达到最 高效率
超出传统控制系统的考虑范围
8 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－维护信息
• 作为能耗大户，冷机站通常缺少 - 设备在不同的工况下的运行效率（单台冷机的COP曲线，系统COP曲线） - 各种类型的设备性能退化 - 维护工作的后效分析 - 班组绩效考评
针对工况 实施成本
设计或典型工况 通常较高（通常涉及新工艺、新设 备、设备的大规模改造，可能会影 响正常使用等） 通常较高 三年或以上 经验丰富的专业人员
实施风险 投资回收期 对使用人员的要求
3
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
不可小视的空调能耗
• 建筑的能耗（包括建造能耗、办公能耗、制冷和采暖等）
• 建筑面积-220,000 m2
• 主要用途：办公和商场
• 450 家租户 18,000 工作人员
• 采用运行优化系统仅制冷机部分
负荷水平
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
5382.4688 5419.7621 5572.9113 7571.4271 7808.9471 8017.4846 8200.1115 9378.8775 10421.7682 10631.5851 10985.3024
Saving(%)
File Number
案例分析(III)
• • • • • • 建筑面积-7,000 m2 300 工作人员 主要用途：办公 4 台风冷热泵机组,2台定速泵 年制冷、热费用70万元 采用运行优化系统可提高系统效率8 ％，并降低20%(月平均) 的能耗(单 日最高可达50%) • 提高了室温稳定程度
根据大楼温度分布估计的实际负荷＋负荷 趋势(根据天气、季节、时段等因素预测 并校正)
根据冷机站的设计和设备状态自动生成， 大大提高了控制系统的灵活性、可靠性、 和可维护性 自适应模型（不依赖人工经验和预设逻辑 ，与现场实际保持一致）＋动态优化引擎 （真正求解复杂的优化问题）。 能够同时兼顾各种考量，并根据系统状态 的变化动态修改 水系统＋冷机，并可扩展到用户端（例如 新风冷却） 自动检测并作为优化问题的输入 作为优化问题的一部分考虑 提供机组和全系统的能效数据并可保存长 达10年的运行历史记录 自动检测机组效率的下降 超过15%
• 忽视同一设备不同工况下的性能差异 • 不考虑负荷趋势 (在下一个时刻负荷是增加，还是减少?) • 没有考虑电价因素, 系统的蓄冷蓄热特性（建筑物本身，专用蓄冷设备等）, 最优运行模式 的选择
每天变化的负荷曲线
固定的控制策略
变化的能源价格，系统的热响应，…
同一冷机不同工况下的性能差异 不同冷机间的性能差别
宾馆 +写字楼 面积 -40,000 m2 3 台水冷螺杆冷机 (300RT/台) 4 台变频一次泵 4 台工频冷却泵 年制冷费用100万元 年节能比例超过 18%
24
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
总结
• 霍尼韦尔的冷机站先进控制系统
- 采用了模型预测方法计算冷/热负荷，它比温差法、
冷机站先进控制系统
—全新技术降低建筑物能耗
霍尼韦尔综合科技(中国)有限公司
目录 • 运行优化 vs.改造节能 • 面临的挑战
• 全新的优化解决方案
• 案例介绍 • 总结
2
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
运行优化 vs.改造节能
改造节能 使用目的 对日常运行的指导 设计和改造 较少或无 日常运行 实时优化各项设定，提高系统效率 监测各设备运行状态和性能 对运行及维修计划的生成和修改提供决策 支持 迅速应对意外事件 动态变化的工况（设备性能、能源价格、天 气等） 通常较低（可以利用现有的设备，不改变现 有管网、不影响正常使用） 通常较低（优化过程完全基于系统的真实性 能） 一到两年 经过短期培训的普通人员 运行优化√
—邬贺铨院士(中国工程院副院长)
2020年，我国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。
—龙惟定教授 (同济大学建筑节能中心副主任)
4
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战
冷却塔的开启 台数? 真实的负荷? 短期内负荷将 如何变化?
17
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
方便快捷的节能改造方案 (针对无自动化系统的用户)
远程工作站（可选）
含先进控制模块的 控制柜
传感器和执行 机构
…
18
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
案例分析(I)
• Atrium医院
- 位于荷兰Heerlen地区 - 1230张病床 - 供热、冷、蒸汽和电力 - 热负荷 13246 MWh - 冷负荷 3789 MWh - 蒸汽负荷 3007 MWh - 电力负荷 11826 MWh
5 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－制冷负荷
• 负荷计算是冷机站运行决策的重要基础，但是原有的负荷计算方法 - 被动式 - 时间上滞后于真正的需求变化 - 基于温差、压差、或温差流量的乘积 - 并不是真正的制冷需求，而是冷冻水系统散失的冷量（只要有温差，就会有冷量散失） - 包含过量供应 - 导致冷机工作在低效的低温区间 - 不包含负荷的变化趋势 - 可能导致冷机等设备的不必要启停
N 1...
冷机站动态仿真模型
运行结果评估与改进
最优计划与参数 个 小 时 2
2…
运行结果（能耗、效率、温度变化等）
评估→改进→再评估→再改进→…→最优结果
基于动态仿真模型、万里挑一的优化策略
12 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-负荷计算
历史数据
Q(kW) 2525.8835 2649.3607 2751.2592 2802.2085 2870.039 2921.2897 3209.8024 4624.7785 4971.3176 5230.9938 5330.0724
Saving(%)
案例分析(II)
可降低12% 的能耗
• 年制冷费用400万元
不变应万变?
7 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－运行参数
• 保证安全和舒适度要求下，是否存在最佳参数最大化系统效率 - 冷却水流量 - 冷却水温度(只是中间变量) - 冷冻水流量 - 冷冻水温度(只是中间变量) - 冷机的负荷水平 - 水泵的负荷水平
设备性能
不同负荷下最 优的冷源选择？
何时蓄冷何时 放冷以及蓄冷 放冷进度？
优化设定
先进控 制系统
地源热泵系统的 效率退化？
最佳蓄冷量？
制冷机房
10
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-系统特点
传统控制 先进控制
冷机先进控制系统
模型库 用户界面
数据库
故障诊断
优化引擎
数据接口
实时数据 (上传), 优化指令与参 数 (下传)
数据校验
实时数据 (上传), 优化指令与参 数 (下传) 楼宇自动化系统
末端信息
冷机
水泵
冷却塔
锅炉等
16
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
方便快捷的节能改造方案(针对含自动化系统的用户)
控制逻辑
优化策略
优化范围 设备性能 蓄冷能力及电价的波 动 能效审计 维护建议 节能效果
基于现场设备模型与动态规划
11 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-先进控制的优化策略
运行计划与运行参数 (冷机、冷却塔、水 泵的启停时间、工作 点设置等)
N
预先考虑各种时变因素以及冷机站的动态响应过程
14 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-在线优化
动态规划
实时更新设备性能
动态蓄冷/蓄热模型
动态技术服务动态系统
15 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-产品架构
冷机站电功率比较图
210 27.34 190 24.07 25.00 30.00
平均电功率 (kW)
170 150 130 110 90 70 六月 七月 九月 9.30 17.76
未优化 节能比例(%)
1Baidu Nhomakorabea.00
10.00
5.00
0.00 十月
月份
节能比例 (%)
优化
20.00
21
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
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案例分析（III）-日能耗比较
休息日
22 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
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案例分析（III）-更经济的预制冷
23
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File Number
案例分析（IV）-宾馆+写字楼
• • • • • • •
• 运行近7年来节约的能源成本超过700k欧 元（约700万人民币）
- 2003年启动运行至今 - 能耗在线预测 - 实时优化调度 - 通过霍尼韦尔EBI系统进行闭环控制
19 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
20
节能比例
10 15 20 25 0 5
• 7 台冷机
?
不能为冷机站维护提供决策支持
9 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案
冷却塔的开启 台数? 真实的负荷? 短期内负荷将 如何变化?
最优的冷却水 温设定?
楼宇
楼宇的热响应 状况 最优的冷冻水 流量? 最优的冷冻水 温设定
冷却水泵的开 启台数?
负荷需求
制冷量
过量供应 （蓝线以上部分） 负荷需求
The oversupply recorded in an office building
是散失而非真实负荷
6 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－控制策略
• 固定的控制逻辑应对始终变化的日常负荷
• 忽视同种设备间的性能差异 (由于安装, 性能退化,水力不平衡等)
- 约占全社会总能耗的30% - 与工业和交通运输并列
其它
20%
空调
40%
空调 照明 办公设备 其它
- 中央空调是最主要的“能耗大户”
办公设备
20%
• 然而长期以来，作为能耗大户的中央空调系统：
照明
20%
- 运行管理水平低 - 人为疏忽和经验错误泛滥 - 能源浪费严重
建筑物运行能耗的构成
我国建筑能耗目前已经超过一次能源消费总量的四分之一，达到27％左右，是世界同纬度国家的3倍。
负荷计算
压差法、温差法、或温差流量法 （不能准确反映真实的负荷需求 ）
人工设计（取决于设计人员的业 务水平和工作态度，不可能考虑 各种可能的情况，维护困难） 静态的经验型策略，适用程度有 限（受限于系统设计、设备性能 的退化、设计的变更、以及各种 故障） 水系统为主 不检测 不考虑（缺乏动态规划引擎） 不考虑 不提供 受限于系统运行管理水平
长期 (24 小时)负荷 预测
短期 (半小时) 负荷 预测
用户的使用偏好
依据多种因素预测真实负荷
13 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-动态规划
最小化
设备u 1
设备u在当前时刻能耗
N
将来
最小化
时间t 当前 设备u 1
设备u在t时刻能耗
压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求
量出为入
- 自动分析设备的实际性能和大楼的冷/热响应特性 - 同时考虑近百个影响冷机站效率的变量，包括流量
最优的冷却水 温设定?
楼宇
楼宇的热响应 状况 最优的冷冻水 流量? 最优的冷冻水 温设定
冷却水泵的开 启台数?
制冷机的开启 台数? 最优的冷冻水 温设定
不同负荷下最 优的冷源选择？
何时蓄冷何时 放冷以及蓄冷 放冷进度？
最佳蓄冷量？
制冷机房
地源热泵系统的 效率退化？
冷机站能耗约占建筑物总能耗的40%~60%
一次泵负荷 (%) 冷机站平均 功耗 (kW) 117.23 131.52 143.87 冷机站制 冷量(kW) 系统 COP
33 66 100
降低冷却水温通常能提高系统COP 提高冰水温度通常能提高系统COP
202 269 289
1.72 2.05 2.01
某种工况下，当一次泵负荷为66％时冷机站达到最 高效率
超出传统控制系统的考虑范围
8 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－维护信息
• 作为能耗大户，冷机站通常缺少 - 设备在不同的工况下的运行效率（单台冷机的COP曲线，系统COP曲线） - 各种类型的设备性能退化 - 维护工作的后效分析 - 班组绩效考评
针对工况 实施成本
设计或典型工况 通常较高（通常涉及新工艺、新设 备、设备的大规模改造，可能会影 响正常使用等） 通常较高 三年或以上 经验丰富的专业人员
实施风险 投资回收期 对使用人员的要求
3
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
不可小视的空调能耗
• 建筑的能耗（包括建造能耗、办公能耗、制冷和采暖等）
• 建筑面积-220,000 m2
• 主要用途：办公和商场
• 450 家租户 18,000 工作人员
• 采用运行优化系统仅制冷机部分
负荷水平
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
5382.4688 5419.7621 5572.9113 7571.4271 7808.9471 8017.4846 8200.1115 9378.8775 10421.7682 10631.5851 10985.3024
Saving(%)
File Number
案例分析(III)
• • • • • • 建筑面积-7,000 m2 300 工作人员 主要用途：办公 4 台风冷热泵机组,2台定速泵 年制冷、热费用70万元 采用运行优化系统可提高系统效率8 ％，并降低20%(月平均) 的能耗(单 日最高可达50%) • 提高了室温稳定程度
根据大楼温度分布估计的实际负荷＋负荷 趋势(根据天气、季节、时段等因素预测 并校正)
根据冷机站的设计和设备状态自动生成， 大大提高了控制系统的灵活性、可靠性、 和可维护性 自适应模型（不依赖人工经验和预设逻辑 ，与现场实际保持一致）＋动态优化引擎 （真正求解复杂的优化问题）。 能够同时兼顾各种考量，并根据系统状态 的变化动态修改 水系统＋冷机，并可扩展到用户端（例如 新风冷却） 自动检测并作为优化问题的输入 作为优化问题的一部分考虑 提供机组和全系统的能效数据并可保存长 达10年的运行历史记录 自动检测机组效率的下降 超过15%
• 忽视同一设备不同工况下的性能差异 • 不考虑负荷趋势 (在下一个时刻负荷是增加，还是减少?) • 没有考虑电价因素, 系统的蓄冷蓄热特性（建筑物本身，专用蓄冷设备等）, 最优运行模式 的选择
每天变化的负荷曲线
固定的控制策略
变化的能源价格，系统的热响应，…
同一冷机不同工况下的性能差异 不同冷机间的性能差别
宾馆 +写字楼 面积 -40,000 m2 3 台水冷螺杆冷机 (300RT/台) 4 台变频一次泵 4 台工频冷却泵 年制冷费用100万元 年节能比例超过 18%
24
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
总结
• 霍尼韦尔的冷机站先进控制系统
- 采用了模型预测方法计算冷/热负荷，它比温差法、
冷机站先进控制系统
—全新技术降低建筑物能耗
霍尼韦尔综合科技(中国)有限公司
目录 • 运行优化 vs.改造节能 • 面临的挑战
• 全新的优化解决方案
• 案例介绍 • 总结
2
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
运行优化 vs.改造节能
改造节能 使用目的 对日常运行的指导 设计和改造 较少或无 日常运行 实时优化各项设定，提高系统效率 监测各设备运行状态和性能 对运行及维修计划的生成和修改提供决策 支持 迅速应对意外事件 动态变化的工况（设备性能、能源价格、天 气等） 通常较低（可以利用现有的设备，不改变现 有管网、不影响正常使用） 通常较低（优化过程完全基于系统的真实性 能） 一到两年 经过短期培训的普通人员 运行优化√
—邬贺铨院士(中国工程院副院长)
2020年，我国的建筑能耗将达到29430亿度电，比三峡电站34年的发电量总和还要多。
—龙惟定教授 (同济大学建筑节能中心副主任)
4
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战
冷却塔的开启 台数? 真实的负荷? 短期内负荷将 如何变化?
17
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
方便快捷的节能改造方案 (针对无自动化系统的用户)
远程工作站（可选）
含先进控制模块的 控制柜
传感器和执行 机构
…
18
HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
案例分析(I)
• Atrium医院
- 位于荷兰Heerlen地区 - 1230张病床 - 供热、冷、蒸汽和电力 - 热负荷 13246 MWh - 冷负荷 3789 MWh - 蒸汽负荷 3007 MWh - 电力负荷 11826 MWh
5 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
冷机站面临的挑战－制冷负荷
• 负荷计算是冷机站运行决策的重要基础，但是原有的负荷计算方法 - 被动式 - 时间上滞后于真正的需求变化 - 基于温差、压差、或温差流量的乘积 - 并不是真正的制冷需求，而是冷冻水系统散失的冷量（只要有温差，就会有冷量散失） - 包含过量供应 - 导致冷机工作在低效的低温区间 - 不包含负荷的变化趋势 - 可能导致冷机等设备的不必要启停
N 1...
冷机站动态仿真模型
运行结果评估与改进
最优计划与参数 个 小 时 2
2…
运行结果（能耗、效率、温度变化等）
评估→改进→再评估→再改进→…→最优结果
基于动态仿真模型、万里挑一的优化策略
12 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
File Number
全新的优化解决方案-负荷计算
历史数据
Q(kW) 2525.8835 2649.3607 2751.2592 2802.2085 2870.039 2921.2897 3209.8024 4624.7785 4971.3176 5230.9938 5330.0724
Saving(%)
案例分析(II)
可降低12% 的能耗
• 年制冷费用400万元
不变应万变?
7 HONEYWELL - CONFIDENTIAL
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冷机站面临的挑战－运行参数
• 保证安全和舒适度要求下，是否存在最佳参数最大化系统效率 - 冷却水流量 - 冷却水温度(只是中间变量) - 冷冻水流量 - 冷冻水温度(只是中间变量) - 冷机的负荷水平 - 水泵的负荷水平