[發明專利]一種兼顧成本與能耗的冰蓄冷系統多目標優化運行方法

有效

• 申請號: 202011050562.9
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112161352B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 任洪波;孫悅;吳瓊
• 申請（專利權）人: 上海電力大學
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;F24F11/46;F24F11/61;F24F11/64;F24F11/85
• 代理公司: 南京禹為知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32272
• 代理人: 王曉東

本發明公開了一種兼顧成本與能耗的冰蓄冷系統多目標優化運行方法，包括，建立冰蓄冷系統內部關鍵設備的模型；根據所述關鍵設備的模型建立冰蓄冷系統多目標優化的數學模型；求解所述多目標優化的數學模型得到最佳冷量分配結果。一方面，從運行費用和能耗兩個方向入手，建立系統的多目標優化模型，同時降低系統的運行費用和運行能耗；另一方面將系統全年供冷期的供冷時長視為一個運行周期，對系統整個供冷期的運行進行優化。

技術領域

本發明涉及冰蓄冷系統應用的技術領域，尤其涉及一種兼顧成本與能耗的冰蓄冷系統多目標優化運行方法。

背景技術

近年來，商業建筑能源需求側管理成為一個熱門研究領域。在滿足建筑內人體熱舒適性的前提下，使用蓄冷空調可以增加需求側負荷彈性，優化城市供電系統，同時也有助于用戶節省建筑的運行成本。截止至2015年6月，中國蓄冷項目總量已超過1100例，其中冰蓄冷空調占80％以上。冰蓄冷空調可以利用夜間低谷的電力制冷并將冷量以冰的形式儲存，在白天融冰釋冷，以減少制冷主機的使用，實現用電量的轉移，對于改善電力建設的投資效益和生態環境有重大意義。

冰蓄冷空調系統的運行控制是影響系統能耗和運行費用的重要因素，目前最常用的兩種運行策略為冷機優先控制和融冰優先控制。冷機優先控制實現簡單，運行可靠，機組制冷效率高，但是蓄冰設備夜間儲存的冰往往沒有被充分利用，造成浪費。融冰優先控制能夠最大程度發揮蓄冰設備的作用，降低系統運行費用，但該方式對蓄冰設備的容量參數要求更高，增加系統初投資費用，而且容易出現后期冰槽供冷不足的問題。相比于以上兩種傳統的控制策略，優化控制具有顯著優勢，使用優化控制策略合理分配冷負荷能夠最大限度地提高系統的運行效益。

現有關于冰蓄冷系統優化運行的研究主要集中在降低系統運行費用方面，而忽視了對系統能耗的影響，且往往僅對系統某一天的運行進行優化，未考慮該優化方法是否適合整個供冷期內的負荷變化情況。為了克服上述現有研究的不足，一方面，考慮從運行費用和能耗兩個方向入手，建立系統的多目標優化模型，盡可能地同時降低系統的運行費用和運行能耗。另一方面將系統全年供冷期的供冷時長視為一個運行周期，即對系統整個供冷期的運行進行優化，并將每一小時作為優化時間步長。

發明內容

本部分的目的在于概述本發明的實施例的一些方面以及簡要介紹一些較佳實施例。在本部分以及本申請的說明書摘要和發明名稱中可能會做些簡化或省略以避免使本部分、說明書摘要和發明名稱的目的模糊，而這種簡化或省略不能用于限制本發明的范圍。

鑒于上述現有存在冰蓄冷系統運行的問題，提出了本發明。

因此，本發明解決的技術問題是：忽視系統能耗對整個冰蓄冷系統的影響，并且僅僅對系統某一天的運行進行優化，未考慮該優化方法是否適合整個供冷期內的負荷變化情況。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：建立冰蓄冷系統內部關鍵設備的模型；根據所述關鍵設備的模型建立冰蓄冷系統多目標優化的數學模型；求解所述多目標優化的數學模型得到最佳冷量分配結果。

作為本發明所述的兼顧成本與能耗的冰蓄冷系統多目標優化運行方法的一種優選方案，其中：所述建立冰蓄冷系統內部關鍵設備的模型包括，冷水機組的能耗模型、冷卻塔的能耗模型、水泵的能耗模型以及蓄冰設備的蓄冰、融冰模型。

作為本發明所述的兼顧成本與能耗的冰蓄冷系統多目標優化運行方法的一種優選方案，其中：所述冷水機組的能耗模型包括，冷水機組在進行工作時，定義冷水機組每小時的耗電量與該時刻的制冷量成正比，即機組耗電量等于該時刻的制冷量/額定制冷量*額定功率，其中在制冰時所述冷水機組的耗電量為：

在直接供冷時所述冷水機組的耗電量為：