[發明專利]基于分布式計算的中央空調主機優化運行控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710355550.9
• 申請日: 2017-05-19
• 公開（公告）號: CN107166646B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 王福林;黃丹;張永康;蔡磊;李蕊;朱錚
• 申請（專利權）人: 清華大學;國網上海市電力公司
• 主分類號: F24F11/58
• 分類號: F24F11/58;F24F11/89;F24F11/46;F24F11/63;F24F11/70
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種基于分布式計算的中央空調主機優化運行控制系統，其特征在于，包括：

一個或多個中央空調主機智能控制器，用于實現所控中央空調主機的本地控制器與能源站控制網絡間的通信，以及通過分布式計算與其它節點協同完成優化控制計算任務；

一個或多個智能傳感器，用于將所測冷凍水流量和溫度的數值發送給能源站控制網絡，以及通過分布式計算與其它節點協同完成優化控制計算任務；

一個或多個智能執行器，用于將中央空調主機的運行狀態、變頻調速器的頻率發送給能源站控制網絡，并接收能源站控制網絡的動作指令并調節中央空調主機的啟停和變頻調速器的頻率、以及通過分布式計算與其它節點協同完成優化控制計算任務，其中，

所述中央空調主機的臺數優化問題以所有中央空調主機總能耗最小為優化目標，通過拉格朗日法求解該優化問題，所述中央空調主機的臺數優化問題的定義如式(1)所示：

其中，i＝1,2,…,n，n是中央空調主機的總臺數，p_i是第i臺中央空調主機在制冷/熱量為Q_i的條件下的耗電功率，Q_i,min及Q_i,max分別表示第i臺中央空調主機的最小及最大制冷/熱量，Q₀是空調負荷需求，

所述中央空調主機智能控制器用于采用分布式計算的方式，迭代求解優化問題，得到最優的中央空調主機運行臺數和每臺中央空調主機的制冷/熱量，通過拉格朗日法對所述優化問題的函數進行變形，變形后的優化問題如式(2)所示：

其中，λ為拉格朗日乘子，式(2)取得極小值的條件是式(2)中的目標函數對所有變量取偏導數等于0時，即各個中央空調主機的滿足式(3)時，總能耗取得最小值，則將式(3)化簡得到式(4)，具體為：

2.根據權利要求1所述的基于分布式計算的中央空調主機優化運行控制系統，其特征在于，所述多個中央空調主機智能控制器之間以無線通信方式互連，形成無中心、扁平化的對等網絡，以實現多個中央空調主機智能控制器的自組網、控制設備的即插即用、分布式計算的功能。

3.根據權利要求1所述的基于分布式計算的中央空調主機優化運行控制系統，所述智能執行器用于根據優化控制問題的求解結果，控制相應中央空調主機的啟停，調節運行中央空調主機的冷凍水流量，使得每臺中央空調主機的制冷/熱量滿足最優制冷/熱量的要求。

4.一種基于分布式計算的中央空調主機優化運行控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：中央空調主機的臺數優化問題以所有中央空調主機總能耗最小為優化目標，通過拉格朗日法求解該優化問題，其中，在所述S1中，所述中央空調主機的臺數優化問題的定義如式(1)所示：

其中，i＝1,2,…,n，n是中央空調主機的總臺數，p_i是第i臺中央空調主機在制冷/熱量為Q_i的條件下的耗電功率，Q_i,min及Q_i,max分別表示第i臺中央空調主機的最小及最大制冷/熱量，Q₀是空調負荷需求；

S2：中央空調主機智能控制器采用分布式計算的方式，迭代求解優化問題，得到最優的中央空調主機運行臺數和每臺中央空調主機的制冷/熱量，其中，在所述S2中，通過拉格朗日法對所述優化問題的函數進行變形，變形后的優化問題如式(2)所示：

其中，λ為拉格朗日乘子，式(2)取得極小值的條件是式(2)中的目標函數對所有變量取偏導數等于0時，即各個中央空調主機的滿足式(3)時，總能耗取得最小值，則將式(3)化簡得到式(4)，具體為：

S3：智能執行器根據優化控制問題的求解結果，控制相應中央空調主機的啟停，調節運行中央空調主機的冷凍水流量，使得每臺中央空調主機的制冷/熱量滿足最優制冷/熱量的要求。