冷水機組群控策略是大型建筑或區域供冷系統中實現高效、穩定運行的核心技術。其核心目標是在滿足不斷變化的冷負荷需求的前提下，最大化系統整體能效（COP或kW/RT），最小化運行成本，并確保設備安全和壽命。

以下是一個詳細的冷水機組群控策略框架和關鍵要素：

一、核心目標

滿足冷負荷需求：確保冷凍水供水溫度穩定在設定值（如7°C）。最大化系統效率：讓所有運行中的冷水機組盡可能在其最高效率點附近運行，并優化機組啟停組合。優化設備運行：均衡機組運行時間，避免頻繁啟停，延長設備壽命。最小化運行成本：考慮電價峰谷、設備維護成本等因素。保障系統安全穩定：防止喘振、凍管、超壓等故障。

二、基本原則

基于冷負荷：控制決策的核心依據是建筑或系統的實時冷負荷需求。優先高效機組：在滿足負荷的前提下，優先運行效率更高的機組。優化運行臺數：找到滿足當前負荷所需的最少機組臺數組合，使每臺運行的機組都運行在較高負荷率（通常>50%-60%）。避免低效運行：盡量避免機組在低負荷率（如<30%-40%）下長時間運行（效率低，易喘振）。輪循運行：均衡各機組的運行時間，延長整體系統壽命。

三、關鍵群控策略

1、冷負荷計算與預測：

實時計算：最常用且基礎的方法。根據冷凍水供回水溫度差（ΔT）和流量（F），計算當前系統總冷負荷：負荷 = F * ρ * Cp * ΔT (ρ為密度，Cp為比熱容)。預測：結合歷史數據、天氣預報、日程表（工作日/周末/節假日）預測未來短期的冷負荷趨勢，用于預啟動或預停機，減少滯后影響。

2、機組加減機（臺數控制）策略、核心

2.1、基于負荷百分比：加機：當運行機組的平均負荷率超過設定的高限（如90%-95%），且持續一段時間（防止波動誤觸發），啟動下一臺備用機組。啟動后需有“啟動延時”保護（如30分鐘）。減機：當運行機組的平均負荷率低于設定的低限（如40%-50%），且持續一段時間，嘗試停掉一臺機組。停機的關鍵是判斷剩余機組是否能承擔當前負荷且不會立即導致其過載。通常設置“減機延時”（如15-30分鐘）確保負荷穩定下降。

2.2、基于冷凍水溫度：如果冷凍水供水溫度持續高于設定值（如超過0.5°C達5分鐘），且當前運行機組已滿載或接近滿載，則考慮加機。如果冷凍水供水溫度持續低于設定值（如低于0.5°C達10分鐘），且負荷較低，則考慮減機。

2.3、優化算法：效率尋優：系統實時或周期性地計算不同機組組合運行時的預估總功耗，選擇功耗最低的組合（需要精確的機組性能曲線模型 - COP vs 負荷率）。優先級+輪循：為機組設定效率優先級（高效機優先開）。在滿足效率和負荷前提下，優先開啟累計運行時間少的機組（輪循）。加減機時也考慮輪循順序。根據計算出的實時總冷負荷，對比單臺機組的額定冷量。加機：總負荷 > (當前運行臺數 * 單臺額定冷量 * 高限系數，如0.95)。減機：總負荷 < ( (當前運行臺數 - 1) * 單臺額定冷量 * 低限系數，如1.05 或 1.1)。低限系數>1是為停機后剩余機組留有余量，避免其立即過載。

3、負荷分配策略（已運行機組間）平均分配：最簡單。設定相同的冷凍水出水溫度目標值，讓每臺機組承擔大致相等的負荷。簡單但可能不是最高效，尤其當機組型號、效率不同時。按容量比例分配：根據各機組的額定冷量按比例分配負荷。比平均分配更合理，但同樣未考慮效率差異。效率優化分配：讓效率高的機組多承擔負荷，運行在其最高效率點附近；效率低的機組少承擔負荷，甚至作為備用。需要機組的詳細性能曲線（部分負荷下的COP或功耗）。群控系統通過優化算法（如等微增率法、線性/非線性規劃）計算每臺機組的最佳負荷率，使系統總功耗最小。然后通過調整各機組的冷凍水出水溫度設定值（稍作偏移）或容量控制信號（如導葉開度、滑閥位置、變頻器頻率）來實現目標負荷分配。設定點調整：這是最常用的負荷分配調節手段。群控主機會給每臺運行的機組發送一個略微不同的冷凍水出水溫度設定值。需要更多冷量的機組會被給一個稍高的設定值（例如7.2°C），使其出力增加；需要較少冷量的機組會被給一個稍低的設定值（例如6.8°C），使其出力減少；

4、冷卻塔風扇/水泵聯動控制

群控系統應協調控制冷卻水系統。目標是將冷卻水回水溫度（或冷凝器進水溫度）穩定在一個最優設定值（可能隨室外濕球溫度變化）。更低的冷卻水溫度能提高冷水機組效率，但會增加冷卻塔風機/水泵的能耗。需要在主機節能和輔機能耗之間找到平衡點（冷卻水溫度優化設定）。群控系統根據冷卻水溫度需求，控制冷卻塔風機啟停臺數、風機轉速（變頻）、冷卻水泵臺數/轉速。

四、實施要點與注意事項

精確的傳感器：流量計、供回水溫度傳感器（高精度±0.1°C）的準確性至關重要，直接影響負荷計算和控制的精度。可靠的通信：群控主機與每臺冷水機組控制器、水泵、冷卻塔、閥門等設備之間需要穩定、實時的通信。詳細的機組性能數據： 效率優化策略依賴于準確的機組部分負荷性能曲線（COP vs 負荷率），最好能獲得制造商的實測數據或高精度模型。合理的延時設定： 加減機延時、啟動保護延時等需要根據系統特性和負荷變化特性仔細設定，避免頻繁動作或響應滯后。防喘振保護：在負荷分配和減機時，必須確保機組不會進入低負荷喘振區。設置最低負荷率限制（如>30%）。冷凍水溫度重置：在部分負荷時，適當提高冷凍水出水溫度設定值（如從7°C提高到9°C），可以顯著提高冷水機組和整個水系統的效率（減少泵耗，提高主機COP）。群控系統應根據室外溫度或負荷率自動實施溫度重置策略。冷卻水溫度優化：根據室外濕球溫度動態調整冷卻水設定溫度，尋求系統總能耗最低點。人機界面與數據記錄：提供清晰的運行狀態、能耗、報警信息顯示，并記錄歷史數據用于性能分析和策略優化。手動/自動切換與優先級：提供手動干預功能，并設定合理的控制權限優先級。維護模式與故障處理：當機組故障或處于維護狀態時，群控系統應能自動將其排除在可用機組列表外。

五、總結

一個優秀的冷水機組群控策略是動態的、優化的、安全的。它不僅僅是在負荷變化時簡單地開關機組，而是：

精確感知當前和預測的冷負荷。智能決策運行多少臺機組（加減機）以及是哪幾臺（輪循+優先級）。精細調節每臺運行機組承擔的負荷（負荷分配），使其盡可能運行在高效區。協同優化整個制冷系統（主機+冷凍水泵+冷卻塔+冷卻水泵），追求系統整體能效最大化。保障設備安全和壽命（延時、防喘振、輪循）。

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