【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法。適用于建筑節(jié)能和智能建筑控制。
技術(shù)介紹
1、公共建筑運行過程中，中央空調(diào)系統(tǒng)的能耗占比約50％-60％，超過照明、電梯等系統(tǒng)的總能耗，是公共建筑運行階段的第一耗能大戶。通過合理的優(yōu)化控制方法對空調(diào)冷卻水系統(tǒng)進行調(diào)控，從而在滿足各末端負荷需求的前提下降低系統(tǒng)運行能耗是實現(xiàn)公共建筑低碳節(jié)能的有力切入點。
2、實際的中央空調(diào)系統(tǒng)極具復(fù)雜性，不同設(shè)備以及不同子系統(tǒng)之間耦合性強，設(shè)備能耗通常呈現(xiàn)“此消彼長”的特征。現(xiàn)有的中央空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制方法大多集中于設(shè)備群組層面或子系統(tǒng)層面，在應(yīng)用于系統(tǒng)層面的優(yōu)化控制時存在優(yōu)化精度和計算效率不足的問題，這不僅會降低中央空調(diào)系統(tǒng)的總體運行效率，還會影響自控系統(tǒng)的實時控制性能，難以滿足實際大規(guī)模復(fù)雜中央空調(diào)系統(tǒng)的運行調(diào)控需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是：針對上述存在的問題，提供一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法。
2、本專利技術(shù)所采用的技術(shù)方案是：一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：
3、s1、基于中央空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置總體優(yōu)化控制任務(wù)，包括總體目標函數(shù)、中央空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)的能量守恒約束，該總體目標函數(shù)以在維持末端用戶熱舒適度的同時最小化中央空調(diào)系統(tǒng)的總運行能耗為目標；
4、s2、將中央空調(diào)系統(tǒng)的總體優(yōu)化控制任務(wù)分解為一系列子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)，包括水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)和風(fēng)系
5、s3、根據(jù)各子系統(tǒng)的設(shè)備組成，將子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)分解為一系列設(shè)備級別的從優(yōu)化任務(wù)，以根據(jù)不同子系統(tǒng)的供能需求對子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的運行參數(shù)進行尋優(yōu)調(diào)控；
6、s4、基于子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)和設(shè)備級別的從優(yōu)化任務(wù)，使用多層次交替方向乘子法進行主-從層級的博弈尋優(yōu)，以實現(xiàn)在維持末端用戶熱舒適度的同時最小化中央空調(diào)系統(tǒng)的總運行能耗。
7、所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)和中央空調(diào)水系統(tǒng)的能量守恒約束，該水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)以最小化中央空調(diào)水系統(tǒng)的運行能耗為目標；
8、所述風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)和中央空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的能量守恒約束，該風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)以在維持末端用戶熱舒適度的同時最小化中央空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)的運行能耗為優(yōu)化目標。
9、所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括：
10、
11、所述風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括：
12、
13、所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔的從優(yōu)化任務(wù)；
14、其中，冷水機組的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
15、
16、冷凍水泵的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
17、
18、冷卻水泵的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
19、
20、冷卻塔的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
21、
22、所述風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為空氣處理機組和末端房間的從優(yōu)化任務(wù)；其中，空氣處理機組的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
23、
24、末端房間的從優(yōu)化任務(wù)，包括：
25、
26、所述使用多層次交替方向乘子法進行主-從層級的博弈尋優(yōu)，包括：
27、s4-1、初始化各待優(yōu)化參數(shù)和以及各拉格朗日乘子和
28、s4-2、設(shè)置各層級懲罰系數(shù)ρm、ρs,w和ρs,a，迭代次數(shù)km＝0、ks,w＝0和ks,a,i＝0，以及迭代次數(shù)上限和
29、s4-3、水系統(tǒng)的各冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔并行地對自身的從優(yōu)化任務(wù)進行求解，獲得第ks,w+1輪的最優(yōu)計算結(jié)果；
30、同時，各風(fēng)系統(tǒng)的空氣處理機組和每個末端房間并行地對自身的從優(yōu)化任務(wù)進行求解，獲得第ks,a,i+1輪的最優(yōu)計算結(jié)果；
31、s4-4、分別對從層級中水系統(tǒng)設(shè)備和風(fēng)系統(tǒng)設(shè)備的拉格朗日乘子進行更新，如下式所示：
32、
33、s4-5、對從層級尋優(yōu)過程是否收斂進行判斷，如滿足收斂條件，從層級尋優(yōu)過程結(jié)束，進入步驟s4-6；否則，設(shè)置ks,w和ks,a,i數(shù)值增加1，重復(fù)步驟s4-3至s4-5；
34、s4-6、對主層級拉格朗日乘子進行更新，如下式所示：
35、
36、s4-7、對主層級尋優(yōu)過程是否收斂進行判斷，如滿足收斂條件，主層級尋優(yōu)過程結(jié)束，進入步驟s4-8；否則，設(shè)置km數(shù)值增加1，重復(fù)步驟s4-3至s4-7；s4-8，將待優(yōu)化參數(shù)的計算結(jié)果輸出，實現(xiàn)中央空調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制。
37、從層級尋優(yōu)過程的收斂條件為滿足下式或且
38、
39、其中，εs,w和εs,a,i分別為水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)從層級尋優(yōu)過程的判斷閾值。式一表示水系統(tǒng)各設(shè)備之間能量平衡約束偏差的絕對值，衡量了水系統(tǒng)中各設(shè)備尋優(yōu)結(jié)果對于耦合約束的滿足程度，式二表示風(fēng)系統(tǒng)空氣處理機組與各末端房間之間質(zhì)量守恒約束偏差的絕對值，衡量了風(fēng)系統(tǒng)中空氣處理機組與各末端房間尋優(yōu)結(jié)果對于耦合約束的滿足程度。
40、主層級尋優(yōu)過程的收斂條件為滿足下式或
41、
42、其中，εm,1和εm,2分別為主層級尋優(yōu)過程的一次殘差閾值和對偶殘差閾值。式一表示水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)之間能量平衡約束偏差的絕對值，衡量了水系統(tǒng)和風(fēng)系統(tǒng)尋優(yōu)結(jié)果對于耦合約束的滿足程度，式二表示主層級前后兩次迭代待尋優(yōu)變量之差的絕對值，衡量了主層級尋優(yōu)過程的穩(wěn)定程度。
43、一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制裝置，其特征在于，包括：
44、總?cè)蝿?wù)設(shè)置模塊，用于基于中央空調(diào)系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，設(shè)置總體優(yōu)化控制任務(wù)，包括總體目標函數(shù)、中央空調(diào)水系統(tǒng)、風(fēng)系統(tǒng)的能量守恒約束，該總體目標函數(shù)以在維持末端用戶熱舒適度的同時最小化中央空調(diào)系統(tǒng)的總運行能耗為目標；
45、總?cè)蝿?wù)分解模塊，用于將中央空調(diào)系統(tǒng)的總體優(yōu)化控制任務(wù)分解為一系列子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)，包括水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)和風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，以協(xié)調(diào)不同子系統(tǒng)之間的能量平衡實現(xiàn)整個中央空調(diào)系統(tǒng)的調(diào)控；
46、主任務(wù)分解模塊，用于根據(jù)各子系統(tǒng)的設(shè)備組成，將子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)分解為一系列設(shè)備級別的從優(yōu)化任務(wù)，以根據(jù)不同子系統(tǒng)的供能需求對子系統(tǒng)內(nèi)各設(shè)備的運行參數(shù)進行尋優(yōu)調(diào)控；
47、博弈尋優(yōu)模塊，用于基于子系統(tǒng)級別的主優(yōu)化任務(wù)和設(shè)備級別的從優(yōu)化任務(wù)，使用多層次交替方向乘子法進行主-從層級的博弈尋優(yōu)，以實現(xiàn)在維持末端用戶熱舒適度的同時最小化中央空調(diào)系統(tǒng)的總運行能耗。
48、一種存儲介質(zhì)，其上存儲有能被處理器執(zhí)行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被執(zhí)行時實現(xiàn)所述協(xié)同優(yōu)化控制方法的步驟。
49、一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備，具有存儲器和處理器，存儲器上存儲有能被處理器執(zhí)行的計算本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔的從優(yōu)化任務(wù)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：所述風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為空氣處理機組和末端房間的從優(yōu)化任務(wù)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述使用多層次交替方向乘子法進行主-從層級的博弈尋優(yōu)，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：從層級尋優(yōu)過程的收斂條件為滿足下式或且
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化
9.一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制裝置，其特征在于，包括：
10.一種存儲介質(zhì)，其上存儲有能被處理器執(zhí)行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1～8任意一項所述協(xié)同優(yōu)化控制方法的步驟。
11.一種數(shù)據(jù)處理設(shè)備，具有存儲器和處理器，存儲器上存儲有能被處理器執(zhí)行的計算機程序，其特征在于：所述計算機程序被執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1～8任意一項所述協(xié)同優(yōu)化控制方法的步驟。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：所述水系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔的從優(yōu)化任務(wù)；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于：所述風(fēng)系統(tǒng)的主優(yōu)化任務(wù)分解為空氣處理機組和末端房間的從優(yōu)化任務(wù)；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述的基于主從博弈的中央空調(diào)系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述使用多層次交替方向乘...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王子豪，吳月超，李得第，黃艷忠，方浩，馬時浩，
申請(專利權(quán))人：中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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