能量转换与管理修订版终

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1、能量转换与管理66(2013)312-2013能量转换与管理大型综合冷却系统中的通用的能源管理系统GideonEdgarDuPlessis⇑,1,LeonLiebenberg1,EdwardHenryMathews1,JohanNicolaasDuPlessis1持续研究和工程开发中心、西北大学(比勒陀利亚校区),93号套房,私人包X30莱恩岭0040年,南非文章历史于2012年10月27日被接受修订后的形式于2012年12月7日被接受于2012年12月18日被公认于2013年1月11日网上可查找

2、关键词能源管理系统大型冷却系统矿井冷却实时控制摘要大型、能源密集型冷却系统被发现在深层矿山提供冷冻水和冷却通风空气。这个需求存在于大型综合冷冻系统的简单的实时能量管理工具中。为了作为特例的通用系统基础上的能量管理工具的深层矿井大型冷冻系统开发了一个通用能量管理系统。该系统连接到矿山的SCADA系统并且突出了分层控制的功能。通过一个集成的、系统的方法，设置点的各种子系统得到了实时优化。实时监测和自动报告功能支持综合的能量管理。在本文中,提出了将系统的发展和可行性作为一个实用和通用的能源管理平台。对四

3、个大型冷冻系统的不同设计、尺寸和需求的安装启用的现场试验结果被认为是调查这样的能量管理工具的可能性。在所有站点对矿井冷却需求没有产生不利影响的情况下实现了平均节约电能33.3%。另外也显示了在其他大型冷却系统的应用中实现的可能性。2012爱思唯尔有限公司保留所有权利。正文1.引言可持续能源系统是在许多国家是重点政策[1]。国际能源署(IEA)显示需求管理(DSM)比传统的供应经济学政策更具成本效益[2]。有效的能源管理很大程度上取决于行业的类型[3]。DSM的一个主要应用领域是冷却系统已经被证实[

4、4]。冷却和通风是能源密集型的,但那也提供了许多潜在的可以通过有效的控制被优化的能源应用领域。因此在DSM来说需要保证可观的回报[5]以及各种负载管理工作。这点特别适用于建筑部门[6]。建筑能源管理系统(BEMSs)在致力于持续的能源管理中得到普及，活跃的建筑系统,如加热、通风和空调(暖通空调)系统[7]。BEMS系统也已扩展到与可再生能源系统相互影响[8、9]。近年来为了给BEMS系统提供先进的控制方法做了重要的研究。这些包括模糊遗传[10],算法控制[11],神经网络[12],进化编程[13]

5、和在线自适应控制[14]。然而,实践证明提供远程控制和实时监测的简单综合的能源管理方法仍然有需求[15]。在建筑系统中，这些方法已经被Marinakisetal.[6]和Doukasetal.[7]实现了。目前，在构建冷冻系统中，综合实时能源管理的进步还没有发展到和更能源密集型的工业过程一样的程度[16]。Leeetal.[16]开发了一个能源管理系统与设备监视和控制系统(FMCSs)一起使用。这个系统监控和优化了暖通空调和冷水机组能量工业信息技术(IT)的运用。Voslooetal.[17]开发

6、了一种方法,模拟,优化和控制深层矿井的水网状网络。这需要一个类似的系统开发大型冷却系统,如发现深层矿井。南非深层矿山有大量,独特的整合水和空气冷却系统,足以满足由于开采深度增加和相关的高温冷却要求。这些系统通常消费深层矿井电力供应[18]总量的20%以上，而采矿业部门只拥有国家电力需求的14%[19]。考虑到工业能源使用占了世界能源需求的大约三分之一[20]，很显然应当将更多重点放在提高大型矿井冷却系统能源效率上。本文提出一个简单的、集成的、实时的能源管理系统,可以应用于各种大型冷却系统上发现深矿

7、井。这个系统作为通用综合能源管理工具和用于说明可以从此系统中实现的潜在好处的典型例子。集成实时控制和子系统的优化与自动报告和远程监控相结合。用不同的操作流程各种矿井降温系统现场实验结果显示。主要目标是解决需要一个实用、实时能源管理系统的冷却系统,应用于能源密集的工业过程，如发现矿井。为一个特定的深矿井冷却系统[21]作的详细研究分析了成熟的能源管理系统在能源消耗服务交付和系统性能的影响。本文介绍了功能性开发能源管理的细节，通过考虑四个明显不同的大型矿井降温系统进一步扩大其应用程序结果。新系统应用到

8、各种矿井降温系统以及显示潜在的扩张到其他大型冷却系统强调了系统应用到各种大型综合性冷却的能源管理系统的通用方法。它突出了一个集成系统达到能量效率利用和可持续发展的现实意义,正如Chai和Yeo所说[20]。2．大型矿井降温系统集成的服务交付要求和操作矿山冷却系统不同于典型的建筑暖通空调系统。大量的矿井水不断冷冻、存储和提供一个集成的网络终端用户。典型的操作流程和相关的能源效率和控制方法当开发一个集成是必要的考虑能源管理系统。2.1．操作深层矿井需要冷冻水用于各种目的。这些包括大部分