互聯(lián)網+智能供熱技術應用研究

馮亦武，費盼峰

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

互聯(lián)網+智能供熱技術應用研究

馮亦武，費盼峰

（華電電力科學研究院，浙江杭州310030）

詳細論述了城市集中供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀，針對目前集中供熱系統(tǒng)中存在的問題，提出了一整套的解決方案。通過一個具體工程應用，闡述了互聯(lián)網+集中供熱系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和改造內容，論證了互聯(lián)網+集中供熱系統(tǒng)的可行性和經濟性。

互聯(lián)網+；智能熱網；集中供熱；供熱節(jié)能

0　引言

隨著我國城市化進程的推進，城市規(guī)模和人口急劇擴張，集中采暖負荷需求急速增加，同時隨著人民生活水平的逐年提高，人們對供熱質量的要求也日益提高。

目前城市集中供熱系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)的供熱模式，即一次網側采暖負荷分階段變流量質調節(jié)[1]，供水溫度一般一天調整1-2次，甚至幾天不調，供熱溫度偏差大；換熱站基本按環(huán)境平均溫度調節(jié)，但調整不及時，容易出現(xiàn)供熱不足或過量供熱的現(xiàn)象；二次網側在供熱初期進行平網調整后，多不再調整，一般為定回水壓力運行模式，流量基本沒有變化；終端用戶側，沒有任何有效測溫手段，需上門測溫，但多數(shù)僅在用戶投訴時才進行測量[2]。

管理上，目前供熱企業(yè)還比較粗放，基本上沒有生產管理系統(tǒng)和能耗分析系統(tǒng)；甚至大多數(shù)企業(yè)沒有客服系統(tǒng)，還是停留在人工電話接聽和筆錄，工作量較大，管理手段落后；收費系統(tǒng)功能不完善，未結合當前互聯(lián)網時代的多元繳費工具；設備臺賬管理、物資管理比較混亂，領導層不能利用綜合管理平臺隨時了解供熱企業(yè)的生產統(tǒng)計信息，對企業(yè)生產信息掌握不全；用戶辦理供熱業(yè)務手續(xù)繁雜，不方便，意見大。

因此，無論從供熱系統(tǒng)的運行模式上，還是從供熱的管理方式上，均急需進行智能化和信息化改造。另外，集中供熱系統(tǒng)的管網延伸達幾十公里，甚至上百公里、供熱區(qū)域廣、換熱站與熱用戶分散，各板塊之間相對孤立，現(xiàn)有熱網調節(jié)方式的信息關聯(lián)度較差，當對其中之一板塊進行調節(jié)時，則必然會造成其它已完成板塊的調節(jié)失效。這一特點決定了只有利用“互聯(lián)網+”的優(yōu)勢，才能實現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)信息的智能實時調節(jié)，及各板塊之間的信息共享。

1　互聯(lián)網+集中供熱技術介紹

互聯(lián)網+集中供熱系統(tǒng)，也稱為智能熱網系統(tǒng)，可替代人腦部分工作，實現(xiàn)整個熱網系統(tǒng)安全、經濟、可靠的無人值守運行。主要包含以下內容：

（1）利用基于互聯(lián)網的智能水力分析系統(tǒng)，實現(xiàn)一次網、二次網水力智能調節(jié)，達到水力平衡；

（2）利用基于互聯(lián)網的一站一優(yōu)化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)換熱站熱負荷按需分配，智能調節(jié)；

（3）利用基于互聯(lián)網的智能調度系統(tǒng)實現(xiàn)多熱源聯(lián)網以及網源一體化控制，根據城市熱負荷實時智能調節(jié)總供熱量，實現(xiàn)節(jié)能降耗；

（4）利用基于互聯(lián)網的信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)供熱生產無人化管理。

智能熱網是一種一體化的系統(tǒng)網絡，按照硬件結構劃分，可分為六大部分：供熱首站、一次網、換熱站、二次網、熱用戶和外界環(huán)境[3]，如圖1所示。

按照軟件結構劃分，可分為：自動化控制系統(tǒng)、數(shù)據采集系統(tǒng)、熱網建模與分析系統(tǒng)、熱網運行管理管理系統(tǒng)等[4]，其結構如圖2所示。

2　互聯(lián)網+集中供熱技術應用

2.1互聯(lián)網+集中供熱條件分析

某熱力公司主力熱源為附近一家熱電廠的3× 335MW抽汽供熱機組，單臺機組額定抽汽量325t/h，最大抽汽量350t/h，設計參數(shù)為0.25MPa（g）、232.1℃。電廠供熱出口一次熱網主管徑為DN1200，設計出口壓力1.8MPa，設計流量10000t/h，供回水設計溫度為130/70℃。高溫熱水主、支管網總長度約80km，最遠供熱距離達20公里。轄區(qū)換熱站共114座，2014-2015采暖期熱力公司覆蓋采暖建筑面積為1000萬m2。

熱網首站運行人員依據熱力公司調度指令進行調節(jié)，一次網供水溫度由運行人員手動調節(jié)抽汽蝶閥開度來控制。

換熱站均建設有自控系統(tǒng)，換熱站采用PLC控制，熱力數(shù)據都已上傳到熱網監(jiān)控中心。二次網的供水溫度根據經驗值進行調節(jié)，經驗值是根據其他熱力公司收資和實際供暖效果編制而成。

二次網側樓宇間和用戶間的冷熱不均現(xiàn)象較為普遍，一些處在二網末端的用戶供熱效果不佳，溫度不達標；轄區(qū)內的學校、企事業(yè)機關等非常規(guī)用熱單位未進行了分時段調節(jié)；供熱效果好壞依賴于熱用戶投訴或人工上門測溫。

未建設客服、收費、能耗分析，生產管理等信息化系統(tǒng)。

2.2互聯(lián)網+集中供熱技術方案

智能熱網建設方案總體路線是以節(jié)能增效為目的，分別在各個節(jié)能點建設智能控制子系統(tǒng)，并最終集成為智能化和信息化的熱網控制系統(tǒng)。

（1）智能熱網整體建設框架：

（2）相應整體框架建設內容：

1）熱網智能管控系統(tǒng)：建立4G通訊，配備服務器，組態(tài)軟件，軟件系統(tǒng)包含熱網收費管理系統(tǒng)，熱網生產運行系統(tǒng)，熱網能耗分析系統(tǒng)，供熱客戶服務系統(tǒng)，熱網GIS系統(tǒng)，熱網綜合管理系統(tǒng)，熱網水力平衡軟件系統(tǒng)。具體信息化網絡結構如圖4所示。

2）網源一體化智能調節(jié)：建設蓄熱系統(tǒng)，自動跟蹤換熱站調節(jié)變化，維持一網穩(wěn)定，確保供熱質量與供熱安全。熱源側可根據用戶側的實際熱負荷自動調節(jié)供熱量，實現(xiàn)供熱精確調節(jié)。熱源側建設多熱源系統(tǒng)，包含太陽能供熱，分布式能源站供熱等，與建立的蓄熱系統(tǒng)配合熱電聯(lián)產機組熱源進行熱負荷調節(jié)，避免過量供熱，實現(xiàn)節(jié)能，如圖5所示。

3）一次網水力智能分析：建立水力分析系統(tǒng)，在一次網管道進行技術改造配合管網水力調節(jié)。

4）換熱站智能調節(jié)系統(tǒng)：增加一站一優(yōu)化調節(jié)系統(tǒng)，根據環(huán)境溫度按需供熱。

5）非常規(guī)熱用戶智能控制：增加平衡閥，以及智能調節(jié)閥。常規(guī)熱用戶智能調節(jié)系統(tǒng)：增加可調流量的智能調節(jié)閥，或增加平衡閥等。對熱用戶進行節(jié)能改造，解決熱用戶之間的冷熱不均的問題，從而減小整體過量供熱。

6）熱用戶智能溫控系統(tǒng)：用戶安裝室內智能溫度計，大部分實現(xiàn)分戶熱計量，如圖8所示。

2.3互聯(lián)網+集中供熱經濟

及社會效益分析

2015-2016采暖季，對熱力公司兩個試點換熱站進行了一次管網水力平衡分析、二網加裝了自立式壓差平衡閥、換熱站建設一站一優(yōu)化曲線、建設室溫采集系統(tǒng)、非常規(guī)熱用戶安裝溫控閥等技術改造，同時信息化系統(tǒng)投入運行后，熱力公司工單處理效率大大提高，工作人員工作量大大減小，老百姓辦理業(yè)務更加方便快捷、投訴率急劇降低。提高了管理水平的同時，同時進行了節(jié)能評估，即運行一段時間后，通過能耗分析系統(tǒng)進行了節(jié)能情況分析，運行數(shù)據記錄見表1。

本項目實施后，通過分析1號換熱站和2號換熱站的運行參數(shù)，可知在這連續(xù)的10天內，平均熱耗修正到去年同期室外溫度條件下，1號換熱站單位面積耗熱量由原來的0.392GJ/(m2·a)下降到0.318GJ/(m2·a)，2號換熱站單位面積耗熱量由原來的0.401GJ/(m2·a)下降到0.326 GJ/(m2·a)，單位面積耗熱量分別下降了18.9%和18.7%。

目前只是對這兩個換熱站進行了互聯(lián)網+智能供熱的試點改造，如果對所有換熱站進行改造，考慮到換熱站間的不均勻損失不可能完全消除，以及一二次管網的跑冒滴漏等熱損失，節(jié)能量會小于示范項目數(shù)值。根據清華大學《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報告》數(shù)據，城市集中供熱管網一次網熱損失約5%，換熱站之間不均勻供熱熱損失約3%。因此熱力公司全范圍進行互聯(lián)網+智能供熱改造后，單位面積耗熱量可下降約10%。

表1　運行數(shù)據記錄

按該熱力公司現(xiàn)有接帶的1000萬㎡供熱面積計算，去年平均供熱能耗0.392GJ/(m2·a)，實行了互聯(lián)網+智能供熱改造前熱力公司一個采暖季總耗熱量392萬GJ，改造后一個采暖季總耗熱量節(jié)約10%，即節(jié)約熱量39.2萬GJ。按照熱電聯(lián)產機組標準供熱煤耗40kg/GJ，供熱標煤價535元/t計算，項目整體每年可節(jié)約標煤1.56萬t，項目總節(jié)煤收益約838.8萬元/a。環(huán)保方面，每年CO2可減排4.09萬t，SO2減排374.4t，NOx減排109.2t，粉塵減排1.11萬t。

3　結語

通過實施上述一系列技術改造后，不僅僅提升供熱安全性，還極大的減少過量供熱和冷熱不均現(xiàn)象，改善居民供熱質量。通過互聯(lián)網+智能供熱技術改造，可大大提升熱力公司能耗及生產管理水平。

[1]CJJ34-2010，城鎮(zhèn)供熱管網設計規(guī)范[S].

[2]CJJT185-2012，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)節(jié)能技術規(guī)范[S].

[3]李善化,康慧.實用集中供熱手冊[M].北京：中國電力出版社,2006.

[4]劉耀浩.空調與供熱的自動化[M].天津：天津大學出版社,1993.

簡訊

中國企業(yè)社會責任藍皮書發(fā)布：電力領先南方電網、中國華電等達五星級水平

30日，中國社科院課題組在北京發(fā)布的一份報告顯示，中國的企業(yè)中，電力行業(yè)企業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)較高，近年來新興的互聯(lián)網金融平臺相對較差，在企業(yè)社會責任管理和信息披露方面亟待加強。

這份報告名為《企業(yè)社會責任藍皮書（2016）》，課題組構建了一套企業(yè)社會責任管理現(xiàn)狀和責任信息披露水平的綜合評價體系，從企業(yè)社會責任報告、財務報告、企業(yè)官方網站等公開渠道主動披露的責任信息，對中國企業(yè)以及房地產等16個重點行業(yè)的社會責任發(fā)展指數(shù)進行了系統(tǒng)研究。

報告分析，2016年，中國企業(yè)300強的社會責任發(fā)展指數(shù)為35.1分，同比提高0.7分，整體處于起步者階段。這項已連續(xù)開展八年的調查顯示，中國企業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)持續(xù)增長，但增速呈現(xiàn)進一步下降的趨勢。

中國企業(yè)300強中，南方電網、中國華電、中國移動、華為等36家企業(yè)(占12%)的社會責任指數(shù)達五星級水平，處于卓越者階段;七成的企業(yè)處于三星級及以下水平，得分低于60分;有137家企業(yè)社會責任指數(shù)僅為一星級、處于旁觀者階段，占比46%，其中，15家企業(yè)得分為0，未披露任何社會責任相關信息。

如果從企業(yè)性質來區(qū)分，2016年，國企、民營和外資三類企業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)差異化明顯，國有企業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)得分最高，其中中央企業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)最高，外資企業(yè)其次，民營企業(yè)最低。

這份報告就重點行業(yè)的社會責任發(fā)展指數(shù)選取了16個社會關注度高，對經濟、社會、環(huán)境影響較大的行業(yè)/領域進行重點分析。

從行業(yè)得分來看，電力行業(yè)社會責任發(fā)展指數(shù)得分最高，達到四星級水平;特種設備制造、家電行業(yè)、銀行、石油化工4個行業(yè)的社會責任發(fā)展指數(shù)達到三星級水平。

報告分析，電力行業(yè)與生產生活密切相關，保障電力穩(wěn)定供應，服務民生是電力企業(yè)義不容辭的責任。從目前來看，電力行業(yè)一直保持先發(fā)優(yōu)勢，社會責任體系日臻完善，社會責任發(fā)展表現(xiàn)卓越，領先于其他行業(yè)。

（摘自“北極星電力網”）

Research and App lication of Internet+Intelligent Central Heating System

FENG Yi-wu，F(xiàn)EIPan-feng
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Article discusses the present situation of the urban central h eating system.According to the existing problemsin centralheating system,itproposesa set ofsolutions forenergy-saving.Through a specific projectapplication，it describes the realization method and the contents of Internet+Intelligent central heating system，it demonstrates the feasibility and economy of Internet+Intelligentcentralheatingsystem.

Internet+；Intelligentheatingsystem；centralheatingsystem；energysaving

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.018

TU995

B

2095-3429（2016）05-0074-05

馮亦武（1983-），男，湖北黃岡人，碩士，工程師，研究方向：熱力技術；費盼峰（1984-），男，浙江麗水人，碩士，工程師，研究方向：熱力技術。

2016-03-28

2016-08-22