冷机站群控.ppt
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冷机站先进控制系统冷机站先进控制系统霍尼韦尔综合科技霍尼韦尔综合科技(中国中国)有限公司有限公司全新技术降低建筑物能耗全新技术降低建筑物能耗2HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber目录目录运行优化运行优化vs.vs.改造节能改造节能面临的挑战面临的挑战全新的优化解决方案全新的优化解决方案案例介绍案例介绍总结总结3HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber运行优化运行优化vs.vs.改造节能改造节能改造节能改造节能运行优化运行优化使用目的使用目的设计和改造日常运行对日常运行的指导对日常运行的指导较少或无实时优化各项设定,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针对工况针对工况设计或典型工况动态变化的工况(设备性能、能源价格、天气等)实施成本实施成本通常较高(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)通常较低(可以利用现有的设备,不改变现有管网、不影响正常使用)实施风险实施风险通常较高通常较低(优化过程完全基于系统的真实性能)投资回收期投资回收期三年或以上一到两年对使用人员的要求对使用人员的要求经验丰富的专业人员经过短期培训的普通人员4HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber不可小视的空调能耗不可小视的空调能耗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左右,是世界同纬度国家的3倍。
倍。
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年,我国的建筑能耗将达到29430亿度电,比三峡电站亿度电,比三峡电站34年的发电量总和还要多。
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)建筑的能耗(包括建造能耗、办公能耗、制冷和采暖等)建筑的能耗(包括建造能耗、办公能耗、制冷和采暖等)-约占全社会总能耗的约占全社会总能耗的30%30%-与工业和交通运输并列与工业和交通运输并列-中央空调是最主要的中央空调是最主要的“能耗大户能耗大户”然而长期以来,作为能耗大户的中央空调系统:
然而长期以来,作为能耗大户的中央空调系统:
-运行管理水平低运行管理水平低-人为疏忽和经验错误泛滥人为疏忽和经验错误泛滥-能源浪费严重能源浪费严重5HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber冷机站面临的挑战冷机站面临的挑战制冷机房制冷机房制冷机的开启台数?
最优的冷冻水流量?
最优的冷冻水温设定冷却塔的开启台数?
冷却水泵的开启台数?
地源热泵系统的效率退化?
最优的冷却水温设定?
真实的负荷?
短期内负荷将如何变化?
楼宇的热响应状况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?
最优的冷冻水温设定楼宇楼宇冷机站能耗约占建筑物总能耗的冷机站能耗约占建筑物总能耗的40%60%6HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber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-被动式被动式-时间上滞后于真正的需求变化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)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)-包含过量供应包含过量供应-导致冷机工作在低效的低温区间导致冷机工作在低效的低温区间-不包含负荷的变化趋势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可能导致冷机等设备的不必要启停负荷需求负荷需求制冷量制冷量Theoversupplyrecordedinanofficebuilding过量供应过量供应(蓝线以上部分)(蓝线以上部分)是散失而非真实负荷是散失而非真实负荷冷机站面临的挑战制冷负荷冷机站面临的挑战制冷负荷7HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber冷机站面临的挑战控制策略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忽视同种设备间的性能差异(由于安装由于安装,性能退化性能退化,水力不平衡等水力不平衡等)忽视同一设备不同工况下的性能差异忽视同一设备不同工况下的性能差异不考虑负荷趋势不考虑负荷趋势(在下一个时刻负荷是增加,还是减少在下一个时刻负荷是增加,还是减少?
)?
)没有考虑电价因素没有考虑电价因素,系统的蓄冷蓄热特性(建筑物本身,专用蓄冷设备等)系统的蓄冷蓄热特性(建筑物本身,专用蓄冷设备等),最优运行模式的最优运行模式的选择选择每天变化的负荷曲线每天变化的负荷曲线同一冷机不同工况下的性能差异同一冷机不同工况下的性能差异不同冷机间的性能差别不同冷机间的性能差别变化的能源价格,系统的热响应,变化的能源价格,系统的热响应,固定的控制策略固定的控制策略不变应万变不变应万变?
8HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber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-冷却水流量冷却水流量-冷却水温度冷却水温度(只是中间变量只是中间变量)-冷冻水流量冷冻水流量-冷冻水温度冷冻水温度(只是中间变量只是中间变量)-冷机的负荷水平冷机的负荷水平-水泵的负荷水平水泵的负荷水平一次泵负荷一次泵负荷(%)冷机站平均冷机站平均功耗功耗(kW)冷机站制冷机站制冷量冷量(kW)系统系统COP33117.232021.7266131.522692.05100143.872892.01某种工况下,当一次泵负荷为某种工况下,当一次泵负荷为66时冷机站达到最时冷机站达到最高效率高效率提高冰水温度通常能提高系统提高冰水温度通常能提高系统COP降低冷却水温通常能提高系统降低冷却水温通常能提高系统COP超出传统控制系统的考虑范围超出传统控制系统的考虑范围冷机站面临的挑战运行参数冷机站面临的挑战运行参数9HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber作为能耗大户,冷机站通常缺少作为能耗大户,冷机站通常缺少-设备在不同的工况下的运行效率(单台冷机的设备在不同的工况下的运行效率(单台冷机的COPCOP曲线,系统曲线,系统COPCOP曲线)曲线)-各种类型的设备性能退化各种类型的设备性能退化-维护工作的后效分析维护工作的后效分析-班组绩效考评班组绩效考评?
不能为冷机站维护提供决策支持不能为冷机站维护提供决策支持冷机站面临的挑战维护信息冷机站面临的挑战维护信息10HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber先进控先进控制系统制系统全新的优化解决方案全新的优化解决方案制冷机房制冷机房制冷机的开启台数?
最优的冷冻水流量?
冷机的出水温度设定冷却塔的开启台数?
冷却水泵的开启台数?
地源热泵系统的效率退化?
最优的冷却水温设定?
真实的负荷?
短期内负荷将如何变化?
楼宇的热响应状况负荷需求负荷需求设备性能设备性能优化设定优化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?
最优的冷冻水温设定楼宇楼宇11HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber全新的优化解决方案全新的优化解决方案-系统特点系统特点基于现场设备模型与动态规划基于现场设备模型与动态规划传统控制传统控制先进控制先进控制负荷计算负荷计算压差法、温差法、或温差流量法(不能准确反映真实的负荷需求)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)控制逻辑控制逻辑人工设计(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)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、和可维护性优化策略优化策略静态的经验型策略,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)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优化范围优化范围水系统为主水系统冷机,并可扩展到用户端(例如新风冷却)设备性能设备性能不检测自动检测并作为优化问题的输入蓄冷能力及电价的波蓄冷能力及电价的波动动不考虑(缺乏动态规划引擎)作为优化问题的一部分考虑能效审计能效审计不考虑提供机组和全系统的能效数据并可保存长达10年的运行历史记录维护建议维护建议不提供自动检测机组效率的下降节能效果节能效果受限于系统运行管理水平超过15%12HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber全新的优化解决方案全新的优化解决方案-先进控制的优化策略先进控制的优化策略基于动态仿真模型、万里挑一的优化策略基于动态仿真模型、万里挑一的优化策略冷机站动态仿真模型冷机站动态仿真模型运行结果评估与改进运行结果评估与改进运行计划与运行参数运行计划与运行参数(冷机、冷却塔、水冷机、冷却塔、水泵的启停时间、工作泵的启停时间、工作点设置等点设置等)运行结果(能耗、效率、温度变化等)运行结果(能耗、效率、温度变化等)最优计划与参数最优计划与参数1.2N评估评估改进改进再评估再评估再改进再改进最优结果最优结果2个个小小时时13HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber依据多种因素预测真实负荷依据多种因素预测真实负荷全新的优化解决方案全新的优化解决方案-负荷计算负荷计算长期长期(24小时小时)负荷负荷预测预测短期短期(半小时半小时)负荷负荷预测预测用户的使用偏好用户的使用偏好历史数据历史数据14HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber预先考虑各种时变因素以及冷机站的动态响应过程预先考虑各种时变因素以及冷机站的动态响应过程全新的优化解决方案全新的优化解决方案-动态规划动态规划15HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber全新的优化解决方案全新的优化解决方案-在线优化在线优化动态技术服务动态系统动态技术服务动态系统实时更新设备性能实时更新设备性能动态蓄冷动态蓄冷/蓄热模型蓄热模型动态规划动态规划16HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber全新的优化解决方案全新的优化解决方案-产品架构产品架构末端信息楼宇自动化系统数据校验水泵冷机实时数据(上传),优化指令与参数(下传)冷却塔锅炉等冷机先进控制系统冷机先进控制系统实时数据(上传),优化指令与参数(下传)用户界面数据接口数据库模型库优化引擎故障诊断17HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber方便快捷的节能改造方案方便快捷的节能改造方案(针对含自动化系统的用户针对含自动化系统的用户)18HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber方便快捷的节能改造方案方便快捷的节能改造方案(针对无自动化系统的用户针对无自动化系统的用户)含先进控制模块的含先进控制模块的控制柜控制柜传感器和执行传感器和执行机构机构远程工作站(可选)远程工作站(可选)19HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析案例分析(I)(I)Atrium医院医院-位于荷兰位于荷兰Heerlen地区地区-1230张病床张病床-供热、冷、蒸汽和电力供热、冷、蒸汽和电力-热负荷热负荷13246MWh-冷负荷冷负荷3789MWh-蒸汽负荷蒸汽负荷3007MWh-电力负荷电力负荷11826MWh运行近运行近7年来节约的能源成本超过年来节约的能源成本超过700k欧欧元(约元(约700万人民币)万人民币)-2003年启动运行至今年启动运行至今-能耗在线预测能耗在线预测-实时优化调度实时优化调度-通过霍尼韦尔通过霍尼韦尔EBI系统进行闭环控制系统进行闭环控制20HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析案例分析(II)(II)建筑面积建筑面积-220,000m2450家租户家租户18,000工作人员工作人员主要用途:
办公和商场主要用途:
办公和商场7台冷机台冷机年制冷费用年制冷费用400万元万元采用运行优化系统仅制冷机部分采用运行优化系统仅制冷机部分可降低可降低12%的能耗的能耗负荷水平负荷水平节能比例节能比例21HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析案例分析(III)(III)建筑面积建筑面积-7,000m2300工作人员工作人员主要用途:
办公主要用途:
办公4台风冷热泵机组台风冷热泵机组,2台定速泵台定速泵年制冷、热费用年制冷、热费用70万元万元采用运行优化系统可提高系统效率采用运行优化系统可提高系统效率8,并降低,并降低20%(月平均月平均)的能耗的能耗(单单日最高可达日最高可达50%)提高了室温稳定程度提高了室温稳定程度22HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析(案例分析(IIIIII)-日能耗比较日能耗比较休息日休息日23HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析(案例分析(IIIIII)-更经济的预制冷更经济的预制冷24HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber案例分析(案例分析(IVIV)-宾馆宾馆+写字楼写字楼宾馆宾馆+写字楼写字楼面积面积-40,000m23台水冷螺杆冷机台水冷螺杆冷机(300RT/台台)4台变频一次泵台变频一次泵4台工频冷却泵台工频冷却泵年制冷费用年制冷费用100万元万元年节能比例超过年节能比例超过18%25HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber总结总结霍尼韦尔的冷机站先进控制系统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采用了模型预测方法计算冷/热负荷,它比温差法、热负荷,它比温差法、压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求-自动分析设备的实际性能和大楼的冷自动分析设备的实际性能和大楼的冷/热响应特性热响应特性-同时考虑近百个影响冷机站效率的变量,包括流量、同时考虑近百个影响冷机站效率的变量,包括流量、温度、环境湿度、分时电价等温度、环境湿度、分时电价等-自动地利用空调水系统和大楼的蓄冷、蓄热能力自动地利用空调水系统和大楼的蓄冷、蓄热能力-每隔五分钟根据最新情况以最安全和最节能的方式每隔五分钟根据最新情况以最安全和最节能的方式调整冷机站各部分的运行,包括设备的启停、水温调整冷机站各部分的运行,包括设备的启停、水温的设定、阀门的开合等的设定、阀门的开合等-不采用任何预设逻辑和经验规则,灵活自动地为每不采用任何预设逻辑和经验规则,灵活自动地为每一个用户量身定制最优化控制策略一个用户量身定制最优化控制策略-比常规自动控制系统能够节省超过比常规自动控制系统能够节省超过15的电费的电费-能够更稳定地保持室内温度和用户的舒适度能够更稳定地保持室内温度和用户的舒适度量出为入量出为入动态优化动态优化化繁为简化繁为简26HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber霍尼韦尔的技术优势霍尼韦尔的技术优势霍尼韦尔的模拟仿真技术霍尼韦尔的模拟仿真技术-UniSim是世界三大仿真技术平台之一是世界三大仿真技术平台之一-也是唯一能够在同一套模型上实现动态和静态仿真的平台也是唯一能够在同一套模型上实现动态和静态仿真的平台-广泛应用于流程工业的设计、优化、操作员培训、以及控制方案的研究广泛应用于流程工业的设计、优化、操作员培训、以及控制方案的研究与测试与测试-帮助上海帮助上海SECCO(中国最大的单体乙烯生产线)创造了乙烯开车最快(中国最大的单体乙烯生产线)创造了乙烯开车最快世界记录世界记录霍尼韦尔的先进控制技术霍尼韦尔的先进控制技术-是世界最大的先进控制技术厂商是世界最大的先进控制技术厂商-提供从模型预测控制到生产执行系统(提供从模型预测控制到生产执行系统(MES),再到最优化全厂计划),再到最优化全厂计划与调度的全系列解决方案与技术与调度的全系列解决方案与技术-覆盖覆盖8种不同的工业领域种不同的工业领域-3000+成功应用案例成功应用案例-帮助上海帮助上海SECCO在中国首先实现了乙烯装置在线优化,也是世界范围在中国首先实现了乙烯装置在线优化,也是世界范围内屈指可数的成功案例内屈指可数的成功案例霍尼韦尔的楼宇自动化技术霍尼韦尔的楼宇自动化技术-100年温控器生产的历史年温控器生产的历史-5+种楼宇自动化平台种楼宇自动化平台-提供包括消防、安防、提供包括消防、安防、HVAC等的全系列产品等的全系列产品27HONEYWELL-CONFIDENTIALFileNumber谢谢!
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