一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，对待预测冷水机组、冷冻水泵，获取冷水机组等设备及主管路的历史数据，对历史生产数据进行预处理，使用支持向量回归算法，计算得到冷冻水循环能耗模型；利用遗传算法对冷水机组的启停、冷冻水泵的启停和频率和冷水机组的冷冻水出水温度进行编码，将冷冻水循环能耗模型的预测值函数作为适应度函数，将冷冻水主管供水温度最为限制条件，进行遗传操作的迭代循环，得到最低能耗和对应的设备启停组合以及冷水机组的冷冻水出水温度设定值；应用本发明专利技术能实现在不同室内外温度下对冷冻水循环能耗的准确预测并找出设备最优的启停组合及冷水机组冷冻水出水温度设定值。组合及冷水机组冷冻水出水温度设定值。组合及冷水机组冷冻水出水温度设定值。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法


[0001]本专利技术涉及制冷站节能优化
，具体涉及一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法。

技术介绍

[0002]冷水机组和冷冻水泵是制冷站冷冻水循环系统的核心设备，在冷冻水系统的循环制冷过程中冷水机组和冷冻水泵占用了制冷工艺中的大部分电能。随着办公楼与厂房制冷站的普及，不可避免地会消耗更多的电能。能耗水平是冷水机组和冷冻水泵运行控制的关键指标之一，制冷站的运行一般在每年的6月到10月，每年的制冷季的能耗都会进行目标统计，该目标的指定需要考虑对能耗提升的管理、设备系统的管理等因素。在制冷站的冷冻水循环系统中，除了室外温度、室内温度对能耗的影响，实际的用冷量也会对能耗产生一定的影响。冷冻水供回水温度及设备的启停组合通常是通过人工经验来判断，如果能基于对温度、冷量与能耗的关系，对冷水机组和冷冻水泵的能耗进行预测，就能得到最优的设备启停组合，已达到降低冷冻水循环系统的运行成本、提高运行效率，因此亟需开发一种冷冻水循环优化节能方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，基于冷水机组和冷冻水泵等耗能设备与能耗的关系，对制冷站冷冻水循环系统的能耗进行预测，实现对制冷站冷冻水循环系统的节能优化。
[0004]为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，包括下列步骤：
[0006]S10、获取待预测制冷站的历史数据，数据包括冷水机组启停，冷冻水泵启停，冷冻水主管供水温度，冷冻水主管回水温度，冷冻水泵总能耗，冷水机组总能耗；
[0007]S101、获取冷水机组启停数据、冷冻水泵启停及频率数据、冷水机组冷冻水出水温度设定值与实际值、冷冻水主管供回水温度、冷冻水主管流量与制冷量、室外温湿度、室内温湿度、冷水机组冷却水出水温度、冷却水主管供回水温度、冷却水主管流量、冷水机组总能耗e1、冷冻水泵总能耗e2；
[0008]S102、冷冻系统能耗为冷冻水泵总能耗与冷水机组总能耗的和e，即e＝e
1+
e2；
[0009]S103、使用数据获取模块按照时间将步骤S101与步骤S102中获取的数据收集汇总；
[0010]S104、数据存储模块将数据以时间为主键存储在数据库中；
[0011]S20、将经过数据处理的制冷站数据使用支持向量回归算法训练出冷冻水主管供水温度和冷冻水循环能耗模型，利用平均绝对百分比误差MAPE和R2拟合优度来衡量模型的准确性；
[0012]S30、将冷水机组的启停、冷水机组冷冻水出水温度设定值、冷冻水泵的启停和频
率作为遗传算法的变量进行编码并设定范围，经过初始化种群，将冷水机组的启停、冷水机组冷冻水出水温度设定值、冷冻水泵的启停和频率输入能耗模型将得到的能耗作为适应度评估值，然后进行选择，交叉和变异的迭代循环，直至寻找到在当前设备启停、温度设定值与频率组合的最低能耗e。
[0013]作为优选的技术方案，所述步骤S101中获取数据的时间间隔为30分钟，获取冷冻水主管流量与制冷量、冷却水主管流量、冷水机组总能耗、冷冻水泵总能耗，以上数据为非实时结果，其获取值为累计量，需要计算半个小时内的累计量，即本次数值减去前一次的数值，即为30分钟的累计量。
[0014]作为优选的技术方案，所述步骤S20的具体步骤如下：
[0015]S201、对所有的冷冻系统数据进行数据预处理，包括缺失值处理、重复值处理、异常值处理操作；
[0016]S202、建立冷冻水主管供水温度模型与冷冻水循环能耗模型。
[0017]作为优选的技术方案，所述步骤S202的具体步骤如下所示：
[0018]1)将冷冻水主管供水温度特征输入冷冻水主管供水温度模型训练模块中，使用支持向量回归算法进行模型训练，使用平均绝对百分比误差MAPE和R2拟合优度进行算法参数调整，使模型准确度达到要求；
[0019]2)将冷冻水循环能耗特征输入冷冻水循环能耗模型训练模块中，使用支持向量回归算法进行模型训练，使用平均绝对百分比误差MAPE和R2拟合优度进行算法参数调整，使模型准确度达到要求；
[0020]3)保存冷冻水主管供水温度模型和冷冻水循环能耗模型。
[0021]作为优选的技术方案，所述步骤S30的具体步骤如下：
[0022]S301、冷冻水系统要求，获取冷冻水主管供水温度的限制要求，即冷冻水高报警温度T
h
与冷冻水低报警温度T
l
；
[0023]S302、设计遗传算法的适应度函数；
[0024]S303、进行遗传算法的流程；
[0025]经过初始化种群，再进行适应度评估，选择，交叉和变异的迭代循环；
[0026]选择采用随机竞争选择，其方法为每次按照轮盘赌选择机制选取两个个体，然后让其进行竞争，选择适应度高的个体进入下一代；
[0027]交叉采用两点交叉，其方法为在个体中随机设置两个交叉点，然后对交叉点中间的基因进行交换；
[0028]变异采用均匀变异，其方法为在基因范围内小概率的对各个基因进行替换；
[0029]选取适应度最小的个体作为最佳个体；
[0030]S304、经过步骤S303中遗传算法的迭代循环后，寻找到在当前工况下，最低能耗所对应的设备启停组合及冷水机组出水温度设定值。
[0031]作为优选的技术方案，所述步骤302的具体步骤如下：
[0032]1)首先将冷水机组的启停、冷水机组冷冻水出水温度设定值、冷冻水泵的启停和频率作为遗传算法的变量进行编码并设定范围；
[0033]2)将种群中的每个个体进行冷冻水主管供水温度预测，将超出冷冻水主管供水温度范围的个体的适应度直接标记为999999；
[0034]3)经过所述步骤2)中符合冷冻水主管供水温度范围的个体继续进行冷冻水循环能耗预测，将能耗值赋予适应度。
[0035]由于采用上述技术方案一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，包括下列步骤：S10、获取待预测制冷站的历史数据，数据包括冷水机组启停，冷冻水泵启停，冷冻水主管供水温度，冷冻水主管回水温度，冷冻水泵总能耗，冷水机组总能耗；S101、获取冷水机组启停数据、冷冻水泵启停及频率数据、冷水机组冷冻水出水温度设定值与实际值、冷冻水主管供回水温度、冷冻水主管流量与制冷量、室外温湿度、室内温湿度、冷水机组冷却水出水温度、冷却水主管供回水温度、冷却水主管流量、冷水机组总能耗e1、冷冻水泵总能耗e2；S102、冷冻系统能耗为冷冻水泵总能耗与冷水机组总能耗的和e，即e＝e
1+
e2；S103、使用数据获取模块按照时间将步骤S101与步骤S102中获取的数据收集汇总；S104、数据存储模块将数据以时间为主键存储在数据库中；S20、将经过数据处理的制冷站数据使用支持向量回归算法训练出冷冻水主管供水温度和冷冻水循环能耗模型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，其特征在于，包括下列步骤：S10、获取待预测制冷站的历史数据，数据包括冷水机组启停，冷冻水泵启停，冷冻水主管供水温度，冷冻水主管回水温度，冷冻水泵总能耗，冷水机组总能耗；S101、获取冷水机组启停数据、冷冻水泵启停及频率数据、冷水机组冷冻水出水温度设定值与实际值、冷冻水主管供回水温度、冷冻水主管流量与制冷量、室外温湿度、室内温湿度、冷水机组冷却水出水温度、冷却水主管供回水温度、冷却水主管流量、冷水机组总能耗e1、冷冻水泵总能耗e2；S102、冷冻系统能耗为冷冻水泵总能耗与冷水机组总能耗的和e，即e＝e
1+
e2；S103、使用数据获取模块按照时间将步骤S101与步骤S102中获取的数据收集汇总；S104、数据存储模块将数据以时间为主键存储在数据库中；S20、将经过数据处理的制冷站数据使用支持向量回归算法训练出冷冻水主管供水温度和冷冻水循环能耗模型，利用平均绝对百分比误差MAPE和R2拟合优度来衡量模型的准确性；S30、将冷水机组的启停、冷水机组冷冻水出水温度设定值、冷冻水泵的启停和频率作为遗传算法的变量进行编码并设定范围，经过初始化种群，将冷水机组的启停、冷水机组冷冻水出水温度设定值、冷冻水泵的启停和频率输入能耗模型将得到的能耗作为适应度评估值，然后进行选择，交叉和变异的迭代循环，直至寻找到在当前设备启停、温度设定值与频率组合的最低能耗e。2.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，其特征在于：所述步骤S101中获取数据的时间间隔为30分钟，获取冷冻水主管流量与制冷量、冷却水主管流量、冷水机组总能耗、冷冻水泵总能耗，以上数据为非实时结果，其获取值为累计量，需要计算半个小时内的累计量，即本次数值减去前一次的数值，即为30分钟的累计量。3.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的冷冻水循环优化节能方法，其特征在于，所述步骤S20的具体步骤如下：S201、对所有的冷冻系统数据进行数据预处理，包括缺失值处理、重复值处理、异常值处理操作；S202、建立冷冻水主管供水温度模型与冷冻水循环能耗模...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，孙延贞，于忠清，
申请(专利权)人：青岛洪锦智慧能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：