冰蓄冷系统的优化控制分析论文

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1、冰蓄冷系统的优化控制分析论文Optimalcontrolstrategyforicestoragesystems提要分析了冰蓄冷系统的冷机优先、蓄冰罐优先和优化控制三种控制策略，提出了优化控制的目标和约束，并以某建筑为例对比分析冰蓄冷系统在优化控制策略和冷机优先控制策略下的运行费，阐明优化控制可以发挥现有系统潜力，更有效地削减电负荷高峰。关键词控制策略优化控制冰蓄冷系统AbstractInvestigatesthethreecontrolstrategies-chiller-priority,.freelalcontrolofices

2、toragesystems.Givesandalgrithomtoreducetheelectricchargepletoparethechargesalcontrol,andtheratestructure.keyalcontrolicestoragesystem1前言冰蓄冷系统可以削减电负荷高峰，缓解电力紧张，减少电力建设投资。因此自80年代初至今美国、日本等地得到广泛应用。目前我国不少省市已实施分时电价，以鼓励用单位在电负荷谷进用电.freelann在文献1中提出了冰蓄冷系统的控制策略，并对美国圣地亚哥一幢9200m2的建筑进行

3、了模拟分析，发现控制策略与冷机优先相比，节省运行费42%。Braun在文献2中比较了冷机优先、蓄冰罐优先、优化控制的经济性，发现在美国威斯康星电价结构下，天气凉爽时，控制策略比冷机优先节约运行费25%；而典型设计日基本不节省运行费。该文提出优化目标的约束条件，但没有对对蓄冰罐融冰的约束进行分析。3优化控制方法优化控制的目标是在满足用户需求的条件下，使运行费最少，这样不仅对用户有利，而且可以拉平电负荷，对整个电网有利，促进合理用电。该用户k时刻的负荷为qk，其中冷机负担qik，冷冻机出力qrk的费用为R（qrk），蓄冰罐出力qik的费用

4、为I（qik）。全天的运行费M为（1）优化的目标是使M最小。优化的结果是：（2）其中：qrkmax为冷冻机k时刻的最大制冷能力；qikmax为蓄冰罐k时刻的最大融冰供冷能力这里需要注意的是：蓄冰罐最大融冰供冷能力与蓄冰罐中剩余的冰量有关，也就是与蓄冰罐以前的融冰量有关。按蓄冰罐、冷冻机性能给出具体的约束条件，按电价结构、用户负荷、系统性能给出具体目标函数后，可以使用最优化方法求解该问题，得以的结果是各时刻冷冻机和蓄冰罐分别负担的冷负荷qrk、qik。4实例分析为了探讨在华北地区电网电价结构下优化控制的经济性，笔者对北京某建筑的冰蓄冷系

5、统在优化控制和冷机优先的两种控制策略下的全年运行费进行比较分析。华北电网电价结构为：高峰平峰低谷时间8：00～11：007：00～8：0023：00～7：0018：00～23：0011；00～18：00电费0.534元/kac1190A冰罐，系统见图1，典型设计日的逐时负荷见表1。图1表1典型设计日负荷时刻78910111213141516171819负荷1878.22077.42191.22561.22105.91992.02760.43215.73101.92162.8369.9313256.1因为RTHB4502部分负荷性能优越

6、，为简化计算，假定空调工况与蓄冰工况的耗电量分别与负荷成正比（这样得到的结果偏于保守）。即：R（qrk）=qrk×（1032/5564.6）×Ek=qrk×qk(3)其中Ek为k时刻电价；ak为冷冻机单位供冷负荷的费用，等于（1032/5564.6）×Ek。因为本建筑只在电负荷低谷期蓄冰，故蓄冰罐供冷的费用简化为：I（qik）=qik×bk（4）其中bk为冰罐负担单位冷负荷的费用，等于（1032/3784）×E低谷，E低谷为低谷电价。下面给出具体约束条件：（5）关键是qikmax的确定，文献12对此均未作进一步分析。笔者利用Calma

7、c在文献3中给出的产品性能曲线，综合出蓄冰罐最大融冰供冷曲线。Calmac1190A在回水10℃，供水6.7℃下的融冰供冷曲线可以用最小二乘法拟合为：x=563×(1-exp(-0.316t))(6)融冰供冷量y=dx/dt=177.8×exp(-0.316t)(7)即：y=177.8×(1-x/563)（8）其中：x为已融冰供冷量，kax的表达式：（9）得出优化问题是：（10）这是一个线性优化问题，可用单纯型法求解，具体解法参见文献4。结果见表2至表5。表24月份平均气象条件下的比较/kann.Optimalcontrolforco

8、olstorage.ASHRAETrans.1989.95(1):1189-1193.2JEBraun.Aparisonofchiller-priority,storage-priorityandoptimalcontr