基于AI系统调控技术的企业冷水机组
节能创新与实践
一、背景意义
习近平总书记在第75届联合国大会上宣布，中国力争2030年前实现碳达峰，努力争取2060年前实现碳中和。作为碳排放大户的工业领域应加快低碳转型步伐，既是生态文明建设的必然要求，又是经济高质量发展的应有之义。
国网浙江电力坚决落实国网战略部署，从“供电服务”向“供电+能效服务”延伸，引导全社会从“控能”转向“控碳”。
企业为实现电力全面低碳转型，降低电力生产成本，要以技术创新为牵引，提高生产效率。人工智能在预测、辅助决策、智能控制等应用场景普遍具有参考价值。在工业生产中将低碳理念、零碳技术等与工业互联网深度结合，是助力“双碳”目标落地、企业经济发展的重要抓手。
二、具体做法
1 统筹项目工作计划
1.1 明确思路，搭建顶层设计框架
总结探索工业AI发展的路径，确定项目重点从“三大办法”出发：一是“心法”，核心目标是通过智能化手段降低生产和运营成本；二是“方法”，减少或控制生产和运营中的变异因素即不确定因素，如气候等，通过AI学习可以对流程精准控制；三是“做法”，AI的资源整合功能助力企业重新思考和设计工作流程，重新排列工序顺序。
1.2 合理规划，拆解重点需求任务
谋划整体构架。设立“11311”节能创新提升体系：围绕“双碳”“一大目标”，紧抓“AI系统调控”“一个中心技术”，重点从“心法、方法、做法”“三大办法”出发，着力在工业企业冷水机组的智能控制上发力，形成可复制推广的行业标准模板；试点先行，打造医化行业节能改造“一大行业样板”，为冷水机组AI控制手段打造全省首创案例，凝练标准、机制、设备、平台等多要素并行的“一体化保障”体系。
2 能效提升实施路径
2.1 精细调研，探索能效提升路径
探索总结提炼形成了“精调研、重评价、硬改造、软调适、细管理、建机制”的能效提升技术路径。一是项目对接启动，明确工作计划。二是摸排用能特性，进行现状调研。三是描绘能效画像，做出综合性能评价。四是提升运行能效，实施淘汰设备更新、重点系统优化调试、能效监测平台建设等节能举措。五是沉淀节能经验，提升管理水平。
图1 工业企业能效提升实施路径
2.2 需求分析，规划系统节能方向
选取台州市医化行业作为试点行业，并深入开展现场走访确定浙江司太立制药股份有限公司为合作企业。当前司太药业空调制冷机组存在较大改造空间，设备运行依赖人工手动操作；参数设置需要手动设置；设备用电信息无法有效采集。针对项目当前实际情况，计划为该中央空调系统搭建CDC+云端深度控制系统，引入人工智能控制系统。
3 示范项目典型经验
3.1 精准设计，统筹设备安装调试
为每台制冷机、水泵变频器、智能电表等主要设备安装智能机房网关（控制箱），用于连接该设备并获取内部实时运行数据，提供数据管控通道，上传云端系统，为AI系统学习并优化系统控制方案提供依据。
图2 整体控制系统架构
制冷机是整个制冷系统核心，包含冷冻/却水供回水温、负载率、排气压力等大量数据。采用智能工业级数据网关与制冷机连接，将制冷机实时运行数据传送到CDC+云端深度控制系统，并进行相应分析及处理。
图3 核心设备运行数据
3.2 横纵融通，打造AI管理平台
中央空调系统中涉及很多参数，多参数的不同排列组合会形成海量组合，AI技术就是就是在海量组合中准实时寻优并不断进行人工智能学习（基于神经网络的机器学习），达到系统节能的目标。
针对司太立客户的冷源系统建设智能CDC+云端深度控制系统（AI控制系统），用于管控制冷机房，可以大幅度提高设施管理效率及便利性，同时显著降低用户能耗。
图4 系统数据传输示意图
该AI控制系统主要含以下重点功能：一是智能运行优化策略的迭代与制定。通过对海量数据的分析等AI计算设定合理的运行组合，如智能设定制冷机的台数、开关特定制冷机等；通过AI强大的运算能力，系统会根据负荷、天气、系统运行情况等不断变化运行策略，全局寻找最佳运行策略。二是云端数据及设备远程管控，实现云端远程数据管理及控制，通过PC端及手机端方便的查看系统中各类数据，并提供数据异常报警等功能。
图5 系统部分界面示意图
三、实施成效
1 促进企业能效提升，绿色发展绩效显著。
通过加装传感器，贯通各运行设备间的数据传输渠道，实现对冷水设备运行状态的实时监控，并上传AI系统开展大数据分析和机器算法学习，在多参数排列的海量组合中精准实时寻优，产生新的智能控制逻辑，达到最佳工况。经测试数据显示，采用AI优化的冷水系统比传统系统的能效提升约12%-15%。
2 指导企业优化资源，经济效益提升显著。
AI计算自动设定设备合理的运行组合，如智能设定制冷机的台数、开关特定制冷机等，并实现实时对运行设备如制冷机水温、变频器频率等精准调整，提高企业的经济效益，根据司太立企业的测试数据，每年可为企业节约60万元的电费成本。同时AI冷水机组通过远程控制功能，实现高效运行，解放人力资源，并在实时监控中实现预测性维护，提前预知设备的潜在故障并提前开展预防性维护避免故障发生，此举可以显著延长冷水设备的使用寿命，降低20%-30%的维修成本。
3 示范推广价值凸显，社会服务成效彰显。
随着技术不断突破，AI将在预测性维护、质量控制等方面展现其卓越能力，引领工业进入一个更高效、更智能、更环保的新时代。AI控制技术在医化行业的成功应用，为全省提供可复制推广的行业标准模板，为后续在全省电子制造领域、注塑领域等全面应用奠定坚实基础，凸显电网企业在碳达峰行动中的引领作用。
来源：国网浙江省电力有限公司仙居县供电公司
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