中央空调系统由于其舒适性及美观，在大中型建筑中应用广泛。在建筑类，冷冻机组占建筑总能耗的30%，空调机组占建筑总能耗的15%，因此，对中央空调系统中的能耗控制是建筑物节能的重要环节。现有的中央空调冷站的群控系统大多为 PLC 程序控制系统，可以根据工程师的逻辑设定，完成冷水机组的自动启停、连锁和保护等。但是受常规系统的限制，群控方案很难考虑更多影响系统效率的因素，如未来一段时间内大楼的冷/热负荷的变化趋势，包括冷机、冷却塔、换热器、蓄冰系统等设备在不同工况下的效率水平。电价的变化，电力或燃料的选择，以及楼宇对制冷、制热的动态响应特性等，使得中央空调冷站在常规群控运行中效率低下，高能耗。

作为对常规系统的补充，中央空调群控节能系统（BEM-EX）运行于常规系统之上，应用需求侧信息辅助计算当前负荷水平和趋势，并用仿真技术动态模拟中央空调冷站各部分的工作状况和性能，并在此基础上采用动态优化技术在兼顾各种因素的同时生成最安全、经济的空调冷站运行策略与方案（简言之，在作出控制决策前，中央空调群控节能系统（BEM-EX）在虚拟的由仿真模型组成的中央空调冷站系统上已经比较了大量的可选方案，并从中找到一个最经济可靠的作为最终方案），指导常规控制系统工作从而最大化地提高整个空调系统的运行效率。

中央空调群控节能系统（BEM-EX）是以具有开创性的 Niagara 体系架构为核心，内嵌能源管理平台的拓展应用。BEM-EX 可结合 BEM® 能耗与设施运营诊断分析软件得出的能效智慧控制策略为核心技术，集能效、监测、统计和系统优化管理等功能，在保障设备正常运行前提下，通过优化控制策略，降低冷站机房系统的运行能耗。

BEM-EX 是实现中央空调冷（热）源群控与节能控制的系统，它是个开放的平台，可根据用户实际需求定制冷（热）源站设备的节能控制模式、动态规划控制策略、能源数据分析比对和维护管理信息，并按系统的负荷需求提供冷（热）量，支持在线优化运行，实现降低能耗 15％～35％。

BEM-EX 是一套真正的三合一平台，它集中央空调冷站高级控制系统，能效计量系统和运行节能系统于一体，并能与综合节能系统实现无缝集成。

广泛应用于产业园区、办公楼、行政服务中心、地铁站、城市综合体、机场等各类大中型建筑构筑物。

◇ 智慧引擎与模型平台库

根据智慧引擎与模型平台库（SmartBem.com），通过实时采集跟踪、监测用户侧负荷以及冷站系统自身的运行状态，将当前系统运行状态和逻辑算法库规则进行比对匹配，得到当前系统的最佳运行状态，根据结果控制设备的运行并给出指导建议，使冷站系统可以按照预先设定的控制思想运行，节能率可达到 15％～30％。

◇ 冷站群控节能系统

◎采用了模型预测方法计算冷/热负荷，它比温差法、压差法、或温差流量法更能反映实际的负荷需求；

◎自动在线分析设备的实际性能和大楼的冷/热响应特性；

◎同时考虑近百个影响中央空调冷站效率的变量，包括流量、温度、环境湿度、分时电价等；

◎自动地利用空调水系统和大楼的蓄冷、蓄热能力；

◎每隔五分钟根据最新情况以最安全和最节能的方式调整中央空调冷站各部分的运行，包括设备的启停、水温的设定、阀门的开合等；     

◎不采用任何预设逻辑和经验规则，灵活自动地为每一个用户量身定制最优化控制策略；

◎比常规自动控制系统能够节省超过15％的电费；     

◎能够更稳定地保持室内温度和用户的舒适度；

◇ 设备级专家控制算法

对各设备间实现相对独立的控制，同时算法可模块化拼接，从而使系     统更加灵活、高效和可靠。

◇ 系统级专家控制算法

读取各模块的运行状态，比对“智慧引擎与模型平台库

   （SmartBem.com）”中的运行规则，进行协调控制，使整个系统运行逐步趋于最优化，实现整个系统的最佳节能运行。

◇ 综合专家诊断服务

在搭载 BEM® 能源管理软件的基础上，构建起城市级专家服务中心，对建筑的设备运行和整体能源利用情况给出专家诊断，从而对症下药，实现有效节能。

◇ 节能特性，按需供应

常规控制系统一般只关心冷冻水的出口水温和回水水温，并不真正关心需求侧的温度变化，也很难知道需求侧真正的负荷要求。而中央空调群控节能系统能够参考需求侧的温度分布估计当前负荷需求，同时根据大气温湿度、时间等条件通过检索历史数据获得负荷的变化趋势。按照实际需求安排冷、热量的生产，可以避免过量供应造成的浪费。

◇ 节能特性，高效运行

同一工况下不同设备之间，或者同一设备不同工况下的性能和效率间     存在差别。中央空调群控节能系统在变化的环境中能够根据外界情况、设备性能、以及中央空调冷站整体性能，通过优先选择高效率的设备， 并尽量使系统工作在最优区间等手段，以最经济的方式生产所需的冷、热量。

◇ 节能特性，智能策略

由于使用了优化引擎和仿真模型，中央空调群控节能系统能够合理利用电价的变动和建筑物本身的蓄冷/热特性（来自于大楼本身或专门的蓄冰和蓄冷系统）延长系统在最优效率区间或者低电价时段的工作时间。

◆ 处理器：奔腾四处理器 3GHz 或以上

◆ 硬盘：最小 10G

◆ 显示：图形卡和显示器能够支持 1024×768 以上分辨率 

◆ 网络：网络适配器（10/100M网卡带RJ45接头）

◆ 内存：最小1GB，推荐2GB或更高

◆ 操作系统：Microsoft Window XP Professional，

Windows 2003，Windows 7 

◆ 浏览器：推荐 IE8.0

◆ 相对于常规控制系统简单地以供回水温差或压差为主要的负荷参考，中央空调群控节能系统（BEM-EX）的负荷计算考虑了更多因素。它能够根据天气、季节、时段、是否为工作日等从其数据库中检索相近条件下的历史数据总结出当日负荷的整体变化趋势，同时根据大楼当前的温度分布，水系统的温度，     以及它们与设定范围间的差别采用仿真模型决定大楼的短期（最近15分钟）负荷需求。两者的叠加被作为最终的负荷数据。BEM-EX 系统还将随着工况     的变化（例如相同供冷/热量下制冷/热效果的差异）不断更新这一计算结果。

◆ 与主要依赖人工设定的常规控制系统不同，BEM-EX 系统的优化能力基于能够求解复杂问题的优化引擎和与之密切配合的具有自适应能力的模拟仿真系统。首先，优化引擎“设计”出初始运行计划（涉及 1 小时或更长时间段内各设备的启停和工作点），送到模拟仿真系统求解该方案下冷机系统的运行能     耗、输出功率、水系统的温度和流量变化以及大楼的温度变化，然后根据计算结果“改进”原有方案，并重新送到仿真系统。周而复始直至获得最佳方案。仿真系统中的模型分为静态模型和动态模型两类，前者主要描述设备在各种工况下稳定运行时的性能，后者主要描述各种因素与水温或室温变化率间的关系。水系统和建筑物本身具有蓄热/冷效应（当制冷开始时，冷冻水水温逐渐降低、而建筑物各处的温度则以更缓慢的速度降低），完全基于静态特性的模型无法准确模拟和预测它们的行为，而全部采用动态模型会大大增加计算负担。采用静态为主，动态为辅的系统模型可以缓解这一矛盾。

◆ 无论是静态还是动态模型都采用统计方法（最典型的统计建模方法包括一次或二次回归、人工神经元网络、决策树等）根据历史数据（或称训练样本）建立。由于训练样本的质量决定着统计模型的准确性，仿真系统采用了一些基本的物理规则剔除明显不合理的历史数据。由于主要设备（冷机、冷却塔、水     泵等）的性能以及楼宇对制冷/热的反应特性会随着时间、环境、和维护水平的不同而发生变化，而一成不变的的模型不能反映这些变化并可能导致无效或     不可靠的优化结果，所以仿真系统采用自适应机制缓解这一问题。它在空闲时将最新的运行数据加入训练样本（当数据集合过大时，极早期训练数据将被     剔除）然后重新建立相关模型。这种机制加上冷机和楼宇本身渐进式变化为主的特性，仿真系统中包含的模型能够对供应侧和需求侧的关键数据进行较高     精度的模拟仿真。图1 比较了冷机COP的实际值和模拟值间的差别：

◆ 优化控制模块输出的是针对某个时间段而不是某个时刻点的最优运行方案，这要求仿真系统能够根据给定的运行方案对该时间段内供应侧和需求侧的关键数据进行全程模拟。为此仿真系统将该时间段划分成多个时间长度相同的阶段，采用分阶段执行的方法模拟给定时间段内不同时间点上的参数变化。

◆ 中央空调冷站工作在一个充满时变因素（负荷、能源价格、设备性能等）的环境中，只有充分考虑未来一个时间段内这些因素的变化才能保证中央空调冷站在整个时间段内总的运行效率最优、成本最低。为此 BEM-EX 系统采用了动态优化引擎（常用的动态优化方法包括二次规划、分支定界方法等）综合考虑各种时变因素从而获得最优运行方案。表1从4个方面对比了动态优化技术和只针对某个时刻点优化的静态优化技术。相对于后者，动态优化技术在优     化过程中更具有“前瞻性”和“全局观”。




由于实现原理上的不同，带先控技术的冷机群控系统与常规系统间存在较多差异，表2总结了这些差异：