一种电机系统节能量计算和验证方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电机系统节能量计算和验证方法，包括如下步骤：S1选定改造及测试边界；S2数据采集，筛选影响动态电机系统多维度节能量的重点参数；S3根据重点参数建立能耗参数模型；S4利用自学习修正模型曲线；S5模型与实际对照，不一致，重复建立能耗参数模型及利用自学习修正模型曲线；直至模型与实际对照一致或误差非常小，利用该模型可进行电机系统节能量计算和验证。本发明专利技术大大简化了电机系统节能量计算与验证的流程，计算结果准确，适用性强，在各种动态电机系统中均可使用，还可为节能量预测和企业级节能策略提供可靠数据支持。

A method of calculating and validating the energy of motor system

The invention discloses a method for calculating energy saving motor system and verification method, which comprises the following steps: S1 transformation and the selected test boundary; S2 data acquisition, screening of key parameters of dynamic multidimensional motor system energy saving; S3 according to the key parameters of the establishment of energy parameter model; S4 using self-learning correction model S5 model and the actual curve; the control is not consistent, and the repeated establishment of energy parameter model self-learning model curve; model and actual control or until the error is very small, the model can be used for energy saving motor system calculation and verification. The invention greatly simplifies the calculation and verification process of the energy saving of the motor system, and has accurate calculation results and strong applicability. It can be used in all kinds of dynamic motor systems, and it can also provide reliable data support for energy saving prediction and enterprise energy saving strategy.

【技术实现步骤摘要】
一种电机系统节能量计算和验证方法
本专利技术涉及电机系统节能
，特别是涉及一种电机系统节能量计算和验证方法。
技术介绍
电机系统指由驱动电动机、电控或调速装置、传动机构、控制(调速)、被拖动装置和系统功能组件所组成的总体。系统通过电动机将电能装换为机械能，再通过被拖动装置做功实现各种功能。目前我国电机系统的用电量约占我国总用电量的60％，其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量分别占全国用电量的10.4％,20.9％,9.4％,6％。工业领域电机系统用电量约占全国工业总用电总量75％，然而我国电机系统效率比发达国家低10-30％，相当于国际20世纪70-80年代水平。电机系统节能已成为工业节能关键。未来电机的发展趋势必须是高效节能，提高效率节省资源，减少环境污染。国家非常重视电机系统节能，早在2008年就将电机系统节能列入国家十大节能工程之一，2009年又把高效、超高效电机应用列入惠民工程，2015年出台了《全国电机能效提升计划》等，使用高效节能电机及电机系统节能改造是国家要求，同时巨大的节能量也十分吸引企业对现有电机进行改造。同时，“十三五计划”节能减排规划中也提到鼓励第三方、节能服务公司开展节能改造项我国电机市场主流系列为：JO2系列、Y系列、Y2系列、YX系列，效率远不及永磁电机及磁阻电机等高效电机、超高效电机产品的能效，而这类高效电机的使用率不超过15％，从调研情况得知，企业及用户均了解这类技术，但是他们也指出目前已有的系统或拟定新建的系统是否需要这类高效电机，使用高效电机是否能够获得满意的节能量等问题。由此可见，尽管目前节能改造或者新建高效电机系统的市场潜力非常巨大，推动高效电机系统及节能改造非常重要，但是更重要的是如何让电机系统用户精确了解目前系统的节能潜力及精确核算系统节能量。关于节能量计算及能效核定方法，目前，研究方向有基准单耗对比法(产品/产值)、累计和法。现阶段，国内常用的节能量计算方法为基准单耗对比法,该方法分为产品单耗对比法和产值单耗对比法，技术方法类似。其表达式为：ΔE＝(e(t+Δt)-et)Q其中，e(t+Δt)表示进行某种技术或措施改造后的单位产品能耗，et表示企业单位产品能耗，Δt表示测算时间，Q表示产品生产量/企业产值。累积和法在欧美国家中应用的较为广泛，是一种统计学中的方法，为若干个样本值与某个预设值之间的差值的累积之和。选取某项节能技术和措施在实施前固定周期内的能源消耗和产品产量作为数据样本，记录并生成能耗与产量图(E-P)，运用一元线性回归模型的相关理论和方法，能够求得节能技术实施前后两者之间的相互关系。E＝mP+e式中，E表示的是能源消耗量，P表示的是企业某种产品的产量，m代表的含义为产品产量与能耗量之间的弹性系数,也即每增加一单位的产品产量，所需要投入的能源量，e表示在产品生产过程中和产品的产量没有固定关系的能源的消耗量,这是一个额外变动值。技术措施法、结构措施法均基于基准单耗对比法而衍生。比较过程中均采用报告期前后的节能量对应的指标值作差而得。对于基准单耗对比法(产品/产值)、技术措施法、结构措施法而言，虽然方法在应用操作过程中较为简便易行，但却存在着技术措施实施前后，一旦产品产量变化较大，其衡量值便会不准确的缺陷。此外，不利于企业实施项目建设的源头治理，可能导致项目建设的高能耗、高污染及低水平重复建设。这类方法不能适应于受到多种因素影响的动态系统。还有，针对动态电机系统，采用单耗法难以做到报告期与基期基准完全一致，导致计算结果不准确。对于累积和法而言，由于产品生产过程中和产品的产量没有固定关系的能源的消耗量是一个额外变动值，无法准确计量，弹性系数完全依靠线性回归模型拟合值获得，获得结果不能准确反映系统能效情况。上述计算中采用的产品产量是指合格产品，不包括次品和废品，但能源消耗量应包括废品、次品所消耗的能源数量。所以计算存在缺陷。除了上述问题外，针对动态电机系统，上述节能量计算方法的最大局限在于无法在计算结果中体现企业的整体节能管理水平，技术措施法计算节能量只限于通过节能技术改造提高生产工序和设备的能源利用效率、降低能源消耗而实现能源节约。而不包括扩大生产能力、调整产品结构等途径产生的节能效果。这些方面可能对降低企业能耗总量方面贡献很大，但在技术措施法计算过程中却体现不出来；二是现行的技术措施节能量计算方法中仍然不能及时、动态的涵盖企业节能技术改造的全部内容，难以反映实际节能量。此外，更重要的是上述节能量计算方法，基本无法准确测量。注：A状态表示改造前；B状态表示改造后；ΔE表示节能量；EB表示B状态能耗；EA表示A状态能耗；表示归一化到统一生产条件下的状态；表示归一化后的状态能耗；QB，QA表示不同状态的产量，EB，EA表示不同状态的能耗，QN表示N时间内的产量。目前，电机系统节能改造领域的主流方案有：1)更新淘汰低效电动机及高耗能、高耗电设备；2)合理匹配电动机系统；3)利用先进电子技术传动方式改造传统机械方式传动；还有如：变频调速技术；永磁技术、磁阻技术、电子控制拖动技术，电力传动技术等用于电机系统。其中变频调速技术使用较多，其他技术使用范围和推广程度还有待提高。目前，我国在2011年7月1日起正式实施能耗强能效标准，要求淘汰3级能效以下的高能耗电机，自此，我国连续发布了多个电机能耗及能效的标准。全国现有的各类电动机系统装机保有容量约17亿kw。整个电动机系统用电量约占全国用电量的60％以上。其中风机、泵类、压缩机和空调制冷机的用电量10.4％、20.9％、9.4％、和6％。与国外先进水平相比，电动机的制造技术和工艺有一定的差距，电动机传动调速及系统控制技术差距较大。因此，我国在提高电动机系统效率、加强系统节能管理方面有着巨大的节能潜力。当我国电动机系统的运行效率提高到国际先进水平时，每年可节约用电大约1500亿kWh。“十一五”期间，国家发展和改革委员会等部门联合发布《“十一五”十大重点节能工程实施意见》，把电动机系统节能列为十大节能工程之一，并提出通过制定、修订一系列电动机有关能效标准来完善电动机系统节能工程的配套措施。积极引导企业更新改造低效电动机，对大中型变工况电动机系统进行调速改造，对电动机系统被拖动设备进行节能改造。2013年6月份，工业和信息化部、国家质检总局印发了《关于组织实施电动机能效提升计划(2013-2015年)的通知》，拟用3年时间，通过政策引导、标准约束、监督检查等手段以及市场化机制，从电动机生产、应用及回收再制造领域全面提升电动机能效，促进电动机产业转型升级。由上可知，现有电机系统节能量计算方法在使用上仍存在有缺陷和不足，而现有市场的节能潜力非常巨大，因此，如何能提供一种适用性强、在各种动态电机系统中均可使用，计算结果准确的电机系统节能量计算和验证方法，成为急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适用性强、在各种动态电机系统中均可使用，计算结果准确的电机系统节能量计算和验证方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种电机系统节能量计算和验证方法，包括如下步骤：S1选定改造及测试边界；S2数据采集，筛选影响动态电机系统多维度节能量的重点参数；S3根据重点参数建立能耗参数模型；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，包括如下步骤：S1选定改造及测试边界；S2数据采集，筛选影响动态电机系统多维度节能量的重点参数；S3根据重点参数建立能耗参数模型；S4利用自学习修正模型曲线；S5模型与实际对照，不一致，重复建立能耗参数模型及利用自学习修正模型曲线；直至模型与实际对照一致或误差非常小，利用该模型可进行电机系统节能量计算和验证。

【技术特征摘要】
1.一种电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，包括如下步骤：S1选定改造及测试边界；S2数据采集，筛选影响动态电机系统多维度节能量的重点参数；S3根据重点参数建立能耗参数模型；S4利用自学习修正模型曲线；S5模型与实际对照，不一致，重复建立能耗参数模型及利用自学习修正模型曲线；直至模型与实际对照一致或误差非常小，利用该模型可进行电机系统节能量计算和验证。2.根据权利要求1所述的电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，所述S2中，选定重点电机系统各设备开始进行现场数据采集，主要采集的参数为与能效、能耗直接相关的参数。3.根据权利要求1所述的电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，所述S5中，如未实施改造，直接利用该模型进行电机系统节能量计算，输出节能量预测报告存储至能耗数据库；如实施改造，则确定变更后电机参数，再进行数据采集及计算验证，最后输出节能量测试及验证报告。4.根据权利要求1所述的电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，所述S2中，利用蚁群算法筛选重点参数，条件为节能量值最大即能耗值最低，从而获得对电机系统节能量影响最大的重点参数。5.根据权利要求4所述的电机系统节能量计算和验证方法，其特征在于，所述蚁群算法筛选重点参数具体为：初始化参数后，设置位置变量个数为M，并将每个变量假设为一个未知域，每次计算都将所有的计算带入后才完成一次循环；第k个参数在t时刻，对系统中部件j的域s内的影响概率设置为计算过程中可表示为其中α,β表示过程中的轨迹及路径的重要性参数,s表示计算域，τ，η表示域边沿的信息强度及能见度；经过n个时刻后，调整为：τij(t+n)＝(1-ρ)τij(t)+Δτij式中，ρ为变量衰减系数，Δτij表示循环中变量信息增加量；构成变量信息素矩阵如下，将N的变量分类为M个类别初始信息素矩阵；通过矩阵构建目标函数，在已知采集数据集中的N个变量和M个模式分类为{Sj,j＝1,2,3,…M}，每个变量有n个特征，以每个模式到聚类分析的目标函数中，并以实现能耗值最低为目标，数学模型表示为：式中，xip表示第i个变量影响能效的第p个属性，cjp为第j个域中心的第p个属性；根据上述表达式在域内进行局部和全局的搜索，对每个变量计算聚类中心及目标函数值并对结果集进行变换，将求解集用于信息素矩阵的更新，如下：τij(t+n)＝(1-ρ)τij(t)+Δτij至此完成第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘韧，赵跃进，林翎，李鹏程，刘猛，丁晴，
申请(专利权)人：中国标准化研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11