基于Modelica的集中式制冷站建模仿真与控制策略优化研究

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集中式制冷站是中央空调系统的主要形式之一,其高能耗一直备受关注。控制策略影响了系统的运行能耗,因此制定合理的策略对系统的节能运行具有重要意义。基于建模仿真的控制策略优化方法是目前用于降低系统运行能耗的重要途径之一,虽然目前基于仿真对控制策略的研究不在少数,但是传统的建筑能源系统仿真程序通常以静态设备模型为主,并对控制过程进行虚拟和简化的处理,因此使得其很难贴合实际的控制系统和模拟其运行过程。
  本文以上海某实际制冷站为研究对象,首先使用Modelica作为建模仿真语言构建热力,水力和控制耦合的系统仿真模型。之后基于实测数据,采用最小二乘法和联合仿真优化的方法对设备模型进行校准。由校准后模型构成的系统进行仿真,其系统运行总能耗与实测结果相比,归一化平均误差为5.78%,并以校准后的仿真系统作为基线。
  采用基于模型的控制方法作为系统监督级别的控制器来控制设备的启停和为局部控制器指定最优的设定值。使用序贯优化的方式和粒子群优化算法对设备的运行台数,压差设定值,冷冻水出水温度设定值和送风温度设定值进行了逐时优化。结果表明,在一周的时间内系统的日均运行总能耗可以降低7.09~10.03%。
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