[發明專利]一種基于負荷預測的地鐵車站通風空調節能系統及方法

在審

• 申請號: 201911339947.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111076378A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 尹華;李家杰;易林姿;唐志華;郭華芳
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: F24F11/62
• 分類號: F24F11/62;F24F11/54;F24F11/46;F24F11/70
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 周友元;莫瑤江

本發明公開了一種基于負荷預測的地鐵車站通風空調節能系統，包括中央控制單元及分別與之相連并通信的電能監測單元、溫濕度監測單元、流量監測單元、風速監測單元、客流量監測單元、冷水機組單元、空氣處理機組單元、冷卻塔單元、水泵單元和風機單元。本發明利用智能算法預測地鐵車站不同運行條件下的負荷變化，并根據優化算法以可避免損失為優化目標獲得的最佳運行參數，通過模糊算法，輸出控制命令至通風空調系統各單元對相關參數進行實時動態調整，以到達趨勢預判、智能化調節控制、節能管理、降低能耗，減少營運成本等效果。

技術領域

本發明涉及負荷預測與自動化控制領域，具體涉及一種基于負荷預測的地鐵車站通風空調節能系統及方法。

背景技術

近些年來，隨著地鐵的出現，不僅能夠給人們的出行帶來方便，而且還可以緩解交通壓力，地鐵已經成為大城市在不斷發展過程中的必備產物。目前在我國依然有許多城市正在建設或者擴建中。然而對于整個地鐵系統來說又是一個巨大的能源消耗者，由于地鐵通常是在地下建設和更好的服務乘客，所以對地鐵在運營過程中的要求就比較高，需要大量精度高的儀器和設備，以保障乘客的安全和給乘客帶來舒適的乘車環境。在這個過程中地鐵的耗電量是巨大的。其中地鐵車站通風空調系統所占的能耗將近1/3，因此如何有效的降低地鐵車站通風空調系統的能耗變得尤為重要。

目前，地鐵車站通風空調系統根據公共區和設備區分為大系統和小系統，很多車站是大小系統由共同的冷水機組一起提供冷量。大系統一般在白天運營期開啟，而小系統是24小時開啟。當站外溫度低于一定設定溫度，主要通過通風實現車站熱量散熱，而站外溫度高于一定設定溫度時，主要利用空調制冷。目前地鐵車站通風空調系統按遠期最大負荷設計，并有一定富裕量，但系統負荷隨著乘客流量、站外溫濕度和列車車次的變化等呈現較為明顯的峰谷差異，滿負荷運行時間很短，負荷上下波動較大。此外，地鐵車站通風空調系統還具有時滯性大的特點。

因此，需要對現行的地鐵車站通風空調系統運行模式進行改進，以降低運行能耗。

發明內容

針對上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種基于負荷預測的地鐵車站通風空調節能系統及方法，將預測與在線監測相結合，對通風空調系統的運行參數進行優化控制，在保證乘客舒適度需求的基礎上，降低地鐵車站通風空調系統能耗。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案是：

一種基于負荷預測的地鐵車站通風空調節能系統，包括：

電能監測單元，用于采集車站用電設備的實時電能參數，并上傳至中央控制單元；

溫濕度監測單元，用于采集車站內外及通風空調系統的實時溫濕度參數，并上傳至中央控制單元；

客流量監測單元，用于采集進出車站的客流量參數，并上傳至中央控制單元；

風速監測單元，用于采集機械新風、送風及回排風的風速，并上傳至中央控制單元；

流量監測單元，用于采集冷凍水、冷卻水的流量，并上傳至中央控制單元；

中央控制單元，根據實時電能參數、實時溫濕度參數、客流量參數、機械新風量，聯合列車時刻表，通過智能算法計算出車站的負荷預測值，結合實時溫濕度參數、風速和流量，通過可避免損失為優化目標的優化算法得到冷凍水供水溫度、空氣處理機組的送風溫度、以及冷卻水供水溫度的最優值，再利用模糊算法，輸出控制命令至冷水機組單元、空氣處理機組單元、冷卻塔單元、水泵單元和風機單元；

冷水機組單元，用于執行中央控制單元的控制命令，調節冷凍水供水溫度至最優值；

空氣處理機組單元，用于執行中央控制單元的控制命令，調節空氣處理機組的送風溫度至最優值；

冷卻塔單元，用于執行中央控制單元的控制命令，調節冷卻水供水溫度至最優值；