ＬｏＷ ＣＡＲＢ０Ｎ ＷＯＲＬＤ ２０１５／１ 重庆江北嘴Ｃ Ｂ Ｄ江水源热泵集中空调 项目能源站自动控制概述 祁 齐（重庆市设计院，重庆渝中４０００１５） 【摘 要】本文通过调研和分析江水源集中供冷供热系统的工艺流程、现有江水源集中供冷供热系统运行现状、系统控制模式和控制功能实现 方法，在充分掌握现有系统运行特点的基础上，结合重庆市江北嘴ＣＢＤ项目的具体条件和实施要求，提出了针对该项目的江水源集中供冷供 热系统控制模式和控制策略，完成了系统智能化控制平台Ｗ－ｒ－程设计，以保障系统设备在不同负荷条件下都能保持较高效率（ＣＯＰ）运行。 【中图分类－￣ＩＴＵ８３１ 【文献标识码ＪＡ 【文章编￣］２０９５—２０６６（２０１５１ｏ３—０３１３—０２ １项日背景 为了进一步改善我市城市环境，提升城市功能．２００６年提 出了采用江水源热泵集中供冷供热技术解决江北城区域的供 同时间的工况运行时间表及不同工况内制冷主机、水泵等主 要设备的投入数量等基本运行参数．最后自动将制定的运行 策略输入到自动控制系统中去．保证自动控制系统按照此运 行策略控制系统运行 冷供热需求。并于２０ｏ８年实施该项目建设。至今一期示范工 １．１负荷预测法 程已基本完成．该项目获得国家及市级可再生能源建筑应用 ２．（１）采集原始数据：通过传感器记录下前一天在各个时间 示范项目。 重庆市江北城ＣＢＤ区域江水源热泵集中供冷供热项目 段的空调负荷及机组运行数据：调取数据库中的过去几年的 同期空调负荷历史数据；调取预测当天的天气预报数据。 的自动控制研究拟结合目前中央空调冷源系统应用的自能控 （２）将原始数据导入负荷预测软件。负荷预测采用“中央 制技术。同时充分考虑江水源热泵冰蓄冷空调系统自身特点， 设计定制一套智能化控制解决方案，以达到江水源热泵冰蓄 空调节能控制软件”ｆ计算机软件著作权登记证书登记号 冷空调系统的智能化控制管理、远程计量、远程监控等目的。 项目概况： ２００８ＳＲ０９５９０），如图２。 江北嘴中央商务区（ＣＢＤ）东临长江．南濒嘉陵江：与渝中区 朝天门，南岸弹子石滨江地区隔江相望。其规划简图如图１所示。 图２控制系统流程图 需要补充说明的是。双休日的空调负荷存在一定的规律。 可以根据以往双休日的空调负荷作为负荷预测的基本数据。 但是节假日（国定假日和暑假）的空调负荷随机性较强，利用 过往数据进行负荷预测存在一定难度．负荷预测软件要求进 行人工干预。 ２．１．２优化控制方法 （１）目标 圈１规划简图（画圈处为２号能源站所在位置） 在满足负荷的前提下转移更多的高峰电力到低谷时段。 （２）主要约束条件 整个江北城设置２个集中供冷供热能源站，本项目为江 北城ＣＢＤ区域江水源热泵集中供冷供热２＃能源站项目，其 相关技术支持）； 位置见图１所示 系统采用江水源热泵系统和蓄冰空调冷热 ③制冷负荷≤制冷主机最大制冷出力（在当时的使用条件 源系统组合的混合系统．制冷主机为热泵主机。蓄冰装置为外 融冰蓄冷设备。冷却水系统为江水水源系统。 下，按热泵机组供应商提供制冷主机制冷量随温度的变化曲线）； Ｏ＞ ①融冰负荷＋制冷负荷＝预测负荷； ②融冰负荷≤最大融冰速率（由冰蓄冷设备供应商提供 ２能源站控制策略 ２．１自动控制模式 自动控制模式是指利用空调负荷预测及优化控制软件． ④单台制冷主机制冷负荷＞６０％最大制冷主机制冷容量； 妻 ⑤单台制冷主机制冷量初始分配一般在８０％负荷下，既 举 保证了在高效率下运行。又保证了在负荷预测出现偏差时制 ５ 冷主机的调节能力。 （１）首先将冰量在供冷期间内进行分配，保证： 轰 １＿３具体控制方法 首先按照负荷预测的原理和相关的计算方法预测第二目的逐 ２．时空调负荷。得到负荷表之后。以“满足空调负荷所需且节省 系统运行费用”作基本原则确定最佳的运行策略．包括每天不 ①满足供冷期间各时段负荷要求； 誉 ３１ ３ 论述 ＬＯＷ ＣＡＲＢ０Ｎ Ｗ０ＲＬＤ ２０１５，ｌ ②主机在较高效率范围内运行； （３）使冰全部融完。 循环水泵、乙二醇泵等）均根据负荷变化自动增加或者减少投 入数量。机房管理人员的主要任务是在手动控制模式下，在上 位机人机界面上为系统设置合理的运行参数。 在运行界面中可以对当前被选择的运行工况直接相关的 （２）根据主机分配冷量及主机高效率范围确定制冷机开 启台数与乙二醇泵开启台数。 （３）根据预测负荷、供回水温度要求、乙二醇泵开启台数 设备投入数量及各控制目标参数进行设定。另外，考虑到部分 设备投入数量和某几个运行设定数据之间相互关联．那么在 确定外网循环泵开启台数及变频控制。 控制界面上可以自动计算某些运行设定数据。如在“融冰优先 （４）根据冰量分配及冰水循环泵开启台数。 （５）根据预测供冷期间负荷确定总制冰量，当预测供冷期 联合供冷”模式下，每小时融冰量及外网循环水泵投入数量一 ：１温度可以计算出来，此温 间负荷大于总蓄冰能力时．总制冰量就等于总蓄冰能力。当预 经设定．与之相对应的板换水侧出１ 测供冷期间负荷小于总蓄冰能力时．制冷主机在夜间制冰时 度计算值自动在界面上显示．无需机房管理人员再进行计算。可能提前结束．但是在制冰结束之后仍然可能存在部分空调 负荷．用制冷主机满足此部分空调负荷显然不经济．而采用融 除了“运行设置”．在手动控制模式下机房管理人员还必须在 上位机界面上设置合理的不同工况的运行时间表。 冰供冷是最佳的选择，因此夜间制冰时设定的总制冰量应等 于预测供冷期间总负荷乘以一定的余量系数。此余量系数为 负荷预测系统根据预测出的夜间负荷情况自动生成。 （６）根据总制冰量及制冰期间空调负荷确定夜间制冰主 机开启台数及乙二醇泵开启台数。保证主机制冰在尽量高的 效率下运行。 （７）根据制冰期间空调负荷确定一级泵开启台数。 ２．１．４软件接口 在负荷预测优化控制软件将制定好的运行策略通讯至自动 控制系统之前必须先规定好系统运行时钟。负荷预测软件的时 钟、上位机上ＷＩＮＣＣ界面的时钟必须与ＰＬＣ时钟保持一致．均 以ＰＬＣ时钟为准。ＰＬＣ时钟可以在ＷＩＮＣＣ界面上进行修改。 负荷预测优化控制软件可以输出２４ｈ运行时间表及每小 时的运行工况等基本运行数据，自动控制系统将时间表导入． 在时间表的指导下运行。ＷＩＮＣＣ界面上相应需要显示全天 ２４ｈ每小时的运行工况等基本信息。在制冰期间和供冷期间， 由于主要的控制目标参数发生了变化。时间表中的控制内容 随之发生变化。在自控系统得到了优化控制软件帝】定的控制 策略之后．自控系统则根据实际空调负荷的变化自动调节融 冰盘管直通及旁通支路上的电动调节阀组以及主机的卸载与 加载。当预测表严重偏离实际需要时，自控系统可增加或减少 开启各设备台数 （１）供冷期间时间表的控制内容 每小时段主机及乙二醇泵开启台数； （２）每小时段板换二次侧出口设定温度： ⑧每小时段外网循环水泵及板换开启台数。 （２）制冰期间时间表的控制内容 ①每小时段主机及乙二醇泵开启台数： ②设定制冰停机温度（根据盘管结冰性能设定）； ⑧每小时段外网循环水泵及板换开启台数； （ 总蓄冰量设定。 ２．１．５运行误差的修正 由于系统没法一直保持按时间表的参数运行，还有设备 启停的滞后现象．使得运行一段时间后剩余的冰量与控制要 求有偏差，负荷预测软件每小时都将自动检测余下冰量．且与 已经输出的运行策略中的剩余冰量做比较。重新分配以下供 冷时段内每小时的融冰量．再生成新的运行时间表及每个时 段内的运行工况等基本信息并输出给自控系统。 ２．２自定义控制模式 在调试初期负荷预测系统尚未积累足够的负荷数据时以 及将来负荷预测系统出现故障时．系统只能按照自定义控制 模式运行。自定义控制模式是自动控制模式的重要补充 在各 工况运行时间表、设备投入数量、控制目标参数在上位机界面 中由机房管理人员设定完成之后。自动控制系统将按照时间 表自动切换工况，在每个工况运行时系统控制目标参数均自 动进行调节。同时系统内主要设备（制冷主杌、取水水泵、外网 一共有７个工况可供选择．分别是制冰兼供冷工况、制冰 工况、主机供冷工况、融冰供冷工况、主机优先联合供冷工况 和融冰优先联合供冷、主机供热工况。机房管理人员可以在界 面上设置不同时段分别运行何种工况，即设定各工况的投入、 切出时钟，时钟设定好后，必须在“投入／切出”栏中选择投入， 工况选择栏中选择所需工况．系统选择栏中设定运行工况后， 此工况即在设定的时间点投入运行，在切出时间点停机。时钟 必须是２４ｈ制．且必须与ＰＬＣ上的时间一致．否则系统将不启 动。如果设定的时间点不变．则系统每天都按此时间段自动运 行 空调系统不使用的时间段选择“切出”即可 “系统选择”中 的“系统”是指制冷主机、外网循环水泵、乙二醇泵、冷却水泵 几种关系紧密的设备组合 自动控制系统中会依照这种组合 为其中各设备确定相关联的设备编号。１＃系统即指１＃制冷 主机、１＃乙二醇泵、１＃冷却水泵、１＃制冷主机蒸发器、冷凝器 出口电动开关阀，依此类推 “系统选择”选项中的数据是指参 与此工况运行的“系统”的数量。“投入选择”有“投入”和“切 出”两项供选择。选择“投入”说明当前设定时间段内经设定的 运行工况生效，系统即按照此工况运行。选择“切出”则系统在 此设定时间段内不运行任何工况．处于待机状态 ３项目总结、后续工作及展望 重庆市江北城ＣＢＤ区域江水源集中供冷供热控制系统 分为全自动运行模式和自定义运行模式．全自动运行模式采 用基于负荷预测优化控制的控制策略 通过各区域用户空调 负荷的监测．在保证区域用户压差使用要求的前提下．变频调 节外网循环泵，根据预测负荷．选择确定运行工况与运行时间 表，启停相关设备，保证相关设备均运行在高效率范围内，降 低电力能源消耗与营运成本。提高系统营运效益。 自定义运行模式是在系统运行初期以及系统运取得相当 经验的基础上。总结研究后采用的一种人工干预的模式。 大型江水源集中供冷供热系统是一项庞大的系统工程．其 运行周期、效率、节能状况与外部环境、江水情况、气候状况、用 户末端使用等诸多环节有关．从国内部分项目运行的实际情况 分析，达到理想状态运行的还不多．其中有多方面的原因。具体 的情况数据还需在日后的运行数据总结和分析后再做调整 参考文献 【１】周爱农，张胜强．江水源集中供冷供热系统的控制策略初探［Ｊ］．重 庆：建筑电气．２０１２（０２）：４～８． ［２］中国建筑设计研究院．重庆市江北城ＣＢＤ区域江水源集中供冷供 热项目可行性研究报告『Ｍ１．２００８． 【３］杭州华电华源环境工程有限公司．广州大学城区域供冷系统控制策 略『Ｍ１．广州，２００５（１２）． 收稿日期：２０１４—１２—２５ 作者简介：祁齐（１９８１一），男，工程师，硕士，主要从事民用建 筑电气设计方面的工作。
