1、冷冻冷藏智慧能效管控系统分析与应用 汇报人：任大伟 冰轮环境&西安交通大学 2023年4月 PART CONTENTS 智慧 绿能 生态 Intelligent Green energy Ecology PART PART PART 行业现状 数字运维 智慧效能 总结展望 1 2 3 4 行业现状 我国制冷用电量占全社会用电量15%以上；年均增速近20%；大中城市空调用电负荷约占夏季高峰负荷的60%；主要制冷产品节能空间达30%50%。中国是全球最大的制冷剂消费国，经测算中国的制冷剂消费量超过全球的50%。制冷空调设备中各类制冷剂的年消费量超过30万吨，折合CO2当量超过5亿吨，其中HFCs消

2、费量超过20万吨，折合CO2当量超过3.5亿吨。来源：绿色高效制冷行动方案 来源：中国制冷与空调工业协会 高耗能 高温室气体排放 面临效率和成本挑战、环保安全合规、设备老化、个别行业产能过剩等问题 生产与能效优化、设备智慧运维、预测性资产分析 降本增效、节能环保、资产管理、员工赋能、传统产业转型升级 面临效率和成本挑战、快速应对市场变化、大规模个性定制等 成本优化、柔性产线、加快产品上市和交付、产品质量稳定 设计及装配的标准化、自动化、可视化，多 批量下品种柔性生产 供应链整合 数字化赋能 流程工业 离散工业 行业现状及挑战 行业发展目标 赋能重点领域 越卷的生意，越应该工具迭代 越传统的行业

3、，竞争越激烈的行业，越是红海行业，越需要工具的升级迭代！重建设 重硬件 重维持 现状 核心 轻运行 轻软件 轻节能 问题所在 自动化 智能化 数字化 采用深度学习、强化学习等人工智能方法，广泛应用在节能控制和故障诊断等方面，如谷歌、华为 等数据中心冷却系统的节能控制 数字化赋能流程工业 基于质量守恒、能量守恒等流体力学、传热学、工程热力学知识的机理模型 模拟制冷系统的稳态及动态运行特性，实现控制算法的在环测试、设计参数的优化 机理模型 特点：白箱，机理清晰，普适性强 模型误差难以避免，计算过程难度大，计算力需求小，适用于专业人员 数学模型 特点：黑箱，高准确性，能挖掘特征，支持运行性能的评估和

4、预测 普适性差，易出现“反逻辑”高度依赖数据的质和量，数据成本极高+李义宝教授,博导，国家级青年人才计划入选者，西安交通大学青年拔尖人才A入选者。现任西安交通大学数学统计学院党委副书记，曾担任应用数学系主任。邢子文教授，西安交通大学获第一届何梁何利基金“青年创新奖”，同年获中国发明协会第三届“发明创业奖”特等奖。现任能源与动力工程学院制冷及低温工程系主任、压缩机研究所所长，并任流体机械及压缩机国家工程研究中心副主任。新世纪百千万人才工程国家级人选.合作团队 产学研合作 PART CONTENTS 智慧 绿能 生态 Intelligent Green energy Ecology PART PA

5、RT PART 现状探讨 数字运维 智慧效能 总结展望 1 2 3 4 智慧能效平台 手机端：随时随地掌握设备状态 PC端：轻松便捷远程调控 设备接入 冷源 热源 应用产品 MICC 物联平台 数据平台 算法平台 绩效管理平台 智慧运营平台 设备智慧运维 综合能源管理 智慧温度控制 交互界面 设备高效运行 远程在线调控 一站式制冷设备服务数字解决方案，助力商业综合节能降耗 全面可视化监视 制冷系统安全、高效运行 降低运维难度 提升运维效率 多维度用能优化 节省用能成本 智慧运营 数 据 模 型 负荷预测 节能评估 项目改造 设计改进 故障分析 故障预警与诊断 温度 压力 转速 流量 功率 湿度

6、 设备层 传感器 数据存储与管理：Mysql 数据分类 数据更新 数据 仓库 模型 仓库 机 理 模 型 最优化调控 数据清洗.数据上传 控制指令 MQTT/HTTP 优化 +算法 模型融合 智能计算模块 基于SCADA系统的节能智慧能效系统架构 人机交互 边缘控制层 数据采集 下行控制 Step Two Step Four Step Three Step One 合理维保 基于时间/实绩/IOT 的主动维护 纠正性维护 定期巡检 发现缺陷 安装改造 线上/线下培训 整合行业专家 构建学习平台 量化考核 物联网接入（能源统计分析）耗电（水、气）量统计 耗费量统计 成本分摊 单位能耗计算 同比、

7、环比 横向纵向比较 供需匹配 结合用户场景 优化工艺参数 提高设备效率 稳定生产指标 设备合理搭配 能源供需匹配 智慧运维 构建数字化孪生系统 能效评估与健康评估系统 预防性维护系统 工艺与能耗评价系统 关键工艺指标监控与报警系统 优化PLC控制流程 利用上位机实现本地（脱网）优化 结合天气数据、历史数据 及用户的应用场景 采用机理模型与数学模型结合 改变行业的控制的范式 设备设施智慧运维，生产运营由人工操作改为AI控制范式操作，能源系统设备设施系统能效提升。智慧运维 能耗统计分析 合理维修保养持续改进 基于SCADA系统的节能智慧能效系统 CONTENTS 智慧 绿能 生态 Intellig

8、ent Green energy Ecology PART PART PART PART 现状探讨 数字运维 实施案例 1 2 3 4 总结展望 能源系统：要素相互作用复杂 核心算法 MOON 高维非定态复杂系统的 深度学习/流形学习 算法平台 大数据容错分析 多层清洗与分层特征提取 提高数据精准度 冷/热源及流体输配系统能效评估 冷/热能的需求预测、气象预测 预测能源系统滞后时间 动态波动数据分析 实时预测能耗需求，制定最优运行策略，精确计算结果 时滞预测算法 负荷响应算法 非定态算法 高维非定态随机数学系统 动态波动 环境影响 保证货物品质、降低运行能耗、提高生产安全，打通制冷与生产的数据

9、通道，消灭数据孤岛。机理+人工智能算法为核心的智慧能源 基于贝叶斯层次模型的车间冷能数据回归 能源管理提升空间（多输入、多输出、大滞后）NH3/CO2复叠制冷系统+桶泵供液智能隧道 内部气流组织优化 找到了占地最小、换热最均匀的静压腔结构。将内部各流道风场的不均匀度控制在15%以内 风场速度云图 风场模型图 智能隧道-优化气流组织 防结霜高效除霜 叉排与顺（正）排的换热能力对比 项目 叉排管排列/顺排管排列/空气进口温度 0 0 表面平均温度-6-4 管内温度-8-8 换热面积 11.5 22 管内空间 小 大 换热稳定性 弱 强 结霜试验结霜初期 迎风面变片距自拦霜设计方案 智能隧道-延长结

10、霜时间，降低结霜厚度 防结霜高效除霜 显著降低除霜热负荷的同时，控制了除霜过程库温的回升。缓冲间安装现场 蒸发器冲霜水管电动卷帘接水盘喷射单冻机结霜对产量影响试验 运行时间 蒸发温度 库温 温差 产量kg/h 12:50-34-27 7 1500 13:50-34.5-25.6 9.1 1350 14:50-36.4-25.5 10.9 1280 15:50-36.4-25.4 11 1150 16:50-36.5-21 15.5 900 智能隧道-高效除霜 智能控制 优先进入下一区的监控演示 货品少时优先在第一区冻结 一机多用，操控灵活，满足不同需求、不同冻品、产量波动的冻结！智能隧道-智能

11、控制 24 高能耗解决方案 量化指标 提出问题 分析问题 解决问题 1、冻品中心温度测试 2、冻结过程分段控制 3、冷凝压力模型 4、压缩机COP优化模型 5、复叠系统参数优化模型 6、预测性PID控制模型 1、增加电能统计 2、增加气象站获取天气数据 3、统计历史产量数据 4、统计历史能耗数据 5、历史参数及能耗占比 1、低环境温度时自然冷源利用不足，造成浪费 2、复叠制冷系统中间压力的设定值将直接影响节能效果，但目前系统的中间压力为定值。改为随工况和负荷实时优化，存在最优中间压力。3、不区分入货及冻结模式，压缩机满载运行，货物中心温度存在大差异 4、冻结过程参数固定，风机马力全开，无任何调

12、节。1、最优冷凝压力控制 2、最优中间压力控制 3、预测性PID控制 4、最优温度控制模型 5、单位能耗数据统计 6、能耗对比分析 1=35+12 35 35 2 35 2=100 3=(650 )400 4=(600 )300 智能隧道温度控制得分（入货/冻结）高温机与低温机的平均电流控制得分 氨高贮的平均液位得分 低压桶泵的平均液位得分 那么在每一个控制回合的总评分为=100+1+2+3+4，这里在分项负向奖励之和上额外加上100，将奖励的数值调节为70100的范围内，便于阅读和比较。该控制系统效能评价体系在分数上基本上兼顾了控制准确性，温度控制和能耗水平，这两点在总评分中分别占据了45%

13、左右，而制冷液液位控制分别占据了5%的份额。可信任区域策略优化（Trust Region Policy Optimation，TRPO）”算法 智能隧道控制方面的3个问题：温度（品质）、能耗（成本）、安全 数学建模 负荷预测 基于LSTM的制冷负荷时序预测，精度95%用机理+数学模型解决了供需端冷能匹配的问题，利用机器自学习不断优化！能耗与温度趋势 稳定性对比：接入智能控制后，经过短暂的震荡期，温度控制更加平稳，波动更小，降低了31%。振荡期 20h16m 21h7m 货物代号 2#2#肉 入货温度 3.8 冻结时间 36 出货温度-31.1 过冻占比 43%货物代号 3#3#肉 入货温度 3

14、.5 冻结时间 36 出货温度-31.2 过冻占比 40%中心温度到达-18后转入冷藏模式维持库温！15h44m 14h53m 冻品过冻 0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00140.00160.002023-1-292023-2-32023-2-82023-2-132023-2-182023-2-232023-2-282023-3-52023-3-102023-3-152023-3-202023-3-25单吨能耗（KWH/T）智慧调控开启 能耗对比 节能率1226%评估NH3压缩机容量调节方式从滑阀调节改为变频调节的节能效果 节能评估改进 滑阀改为变频调节后

15、，可节能612%CONTENTS 智慧 绿能 生态 Intelligent Green energy Ecology PART PART PART PART 行业现状 数字运维 实施案例 1 2 3 4 总结展望 基于SCADA系统的组成架构，边缘化部署，改动小、成本低 多重数据处理方法，有效提升数据的质与量 多种机理和数据双驱动模式，实现 预测调优、设计改进、故障预警与诊断 数据公司：大数据运算（黑箱），纯靠算力，费用高且只能精确到设备层面，数据挖掘及未来价值较小 冰轮环境：机理模型+数学模型结合（白+黑），精确到部件控制，并为后期异常状态感知及设计改进提供基础数据“芯”不同 高节能率 高效节能 15%30%降低设备故障率30%+降低管理成本 4050%高可用性 算法在线持续优化 电话机器人报警 与用户生产体系结合 中断恢复本地自动模式 可视画面 系统参数在线查看 维护保养迅速响应 平台下发指令 现场无人值守运行 数字节能 未来可期 全面赋能，助力发展综合能源服务 谢谢 不|忘|初|心 逐|梦|前|行 任大伟 电话： 邮箱：669971moon-