城市集中供熱智能化與智能熱網的構建路徑探討

畢劉洋

摘要：城市供熱是一項十分重要的民生工程，關系人民生活品質。但隨著近年城鎮化的不斷發展，城市供熱系統面臨的問題越來越多，傳統的供熱方式已經不能滿足城市的發展需求，而且能源利用率不高、造成資源的大量浪費。現就如何做好現代城市供熱服務已成為當前不可回避的問題，本文就現階段城市供熱存在的問題做出分析，合理利用科學技術實行節能措施，保證城市供熱的高效性、可靠性。

關鍵詞：集中供熱；智能熱網；提質增效

1引言

現階段，城市智能供熱系統得到了初步發展，但是仍然存在與城市發展不匹配的問題，此外，各供熱換熱站在配套管理上也出現參差不齊的現象，引發了一系列供熱不均、不到位的問題。研究城市供熱網智能化是未來該系統一個發展方向，本文就對近年的供熱系統設計經驗進行總結，提出一些新的節能措施，希望能夠改善當前城市供熱面臨的棘手問題并得以探討。

2集中供熱存在的問題與熱網智能化的必要性

隨著熱用戶的逐年增長，管網長度及供熱半徑日益增加，并為滿足供需平衡，如何管理好這些聯網運行的供熱系統，簡單的監測管理已經不能滿足現階段實情。下面就城市集中供熱面臨的問題梳理為如下幾點：（1）熱網輸送能力受限。隨著城市發展，用戶增加，管網能力不足、供熱不足，管道陳舊破損、熱量損失增大、用戶近熱遠冷；（2）熱源普遍不足。熱源的建設得不到統一規劃，跟不上城市建設發展；（3）供熱計量形式化。供熱效果不均、不能自主供熱，依然按面積收費，不能分室調控，造成能源浪費、收費不均。（4）參數測量單一。對運行工況不能做出快速、準確的分析判斷；（5）系統工況失調，造成用戶冷熱不均，熱用戶盲目放水，造成管網補水量大；（6）非最佳工況運行。供、需不匹配；設備選型預留量大、及站房耗能大等。

故當前形勢下，實現城市供熱網的智能化十分必要。

一是環境政策要求，隨著能源結構的調整與環境保護政策的出臺，霧霾等氣候污染急需整治，燃煤小鍋爐房已相繼面臨關停或調峰，燃煤電廠也逐步面臨以熱定電的運行方式，能源利用的逐步減少已成為必然趨勢，傳統的能源利用逐步萎縮，故提高現有能源的利用率是供熱行業普遍探討的問題，供熱的智能化以提高能源利用率是尋找生存機會的唯一道路。

二是隨著供熱規模的不斷增大，城市供熱必然要面臨以下幾個方面的挑戰：（1）為了保護大氣環境，由于煤炭資源的緊張，清潔能源對以煤炭為燃料的熱電聯產和區域鍋爐房是個挑戰。（2）由于缺乏完善的長期供熱規劃、規劃往往滯后于城市經濟發展的目標，造成供熱熱源的建設滯后于供熱需求的發展，未來必將面臨嚴重的供熱不足問題。（3）由于供熱面積擴大，供熱設施增加，熱力公司必將面臨極大的熱網運行管理上的壓力；同時由于熱源的建設投資巨大，熱力公司也必將面臨資金上的巨大壓力。（4）當前集中供熱自動化水平和運行操作管理水平有待提高，很多熱力公司由于供熱的季節性，使用很多季節性運行人員，季節工的不穩定性和知識經驗的欠缺，給熱網運行安全性和穩定性造成隱患。（5）隨著管道運行年限的逐年增加，供熱管網也必然要面臨更多的泄漏、爆管等帶來的安全挑戰。因此，為及時滿足未來用戶供熱需求，最好的辦法就是升級完善上位監控中心建設，建設熱網運行調度管理系統，并以熱網運行調度管理系統為基礎，構建能耗管理平臺。從而提高熱網運行管理水平，挖掘供熱潛能，降低現有系統的運行能耗，并通過實時監視，提早發現熱網可能存在的安全隱患。

3城市供熱系統的節能措施

集中供熱系統節能主要有兩方面：一是建筑本身節能，二是集中供熱系統節能。建筑本身節能是通過節能建筑或對既有建筑進行節能改造，降低建筑物本身能耗實現的，是供熱系統節能的根源；供熱系統節能則是通過應用新技術、新工藝，依靠技術進步實現節能挖潛；熱網智能化監控管理系統則是橋梁，利用物聯網將熱源、熱網、換熱站、熱量表、溫控裝置等各種供熱設施連接在一起，實現用戶與熱網互動，隨時進行信息交換、自動控制、分時分區和遠程監控，使居民享受智能電網一樣享受到智能熱網帶來的舒適生活。本文主要介紹供熱系統節能。主要有以下三個方面：

（1）供熱熱源節能技術

供熱系統熱源廠是輸送熱量的源頭，火力發電廠部分凝氣機組改供熱，可以節約能源替代城市小鍋爐，對熱電聯產企業則要實施內部挖潛，采用低真空供熱改造、選用節能設備，多熱源聯網保障運行，實現集中供熱管網為節能網、安全網。主要方式有汽輪機組低真空供熱利用、熱電機組與熱水鍋爐聯合供熱、汽動泵技術、混水供熱。

（2）熱網節能技術

集中供熱管網系統中一、二級管網能耗為熱量、電量、水量，占總成本的60%-80%。管網是供熱系統中較薄弱的環節，因此把供熱管網建設好、解決好水力失調、節約管網的無謂能耗，才能更好的落實供熱的安全運行和節能。科學控制、合理調節、均衡供熱，運用現代化管理方法，是供熱企業熱網系統節能運行的當務之急。主要方式有分布式變頻、管網優化與減阻。

4城市供熱網的智能化控制

按照理論解釋，智能化控制管理的主要目的就是在運動過程中保持熱量的收支平衡。它是指各換熱站和各個熱源提供的熱量在1個周期內保持總體平衡。理論上，能量是平衡的，但是在實際的過程中，存在熱量轉換的損耗，因此，在熱交換的過程需要及時的適量的補充熱量，才能保證熱網的供熱系統的溫度恒定。

智能化控制方式主要有如下幾點：

（1）氣候補償。通過調節換熱站二次間接供水的溫度來降低換熱站供給的熱量，這樣不僅可顯著降低投入成本，還可使用戶的舒適度在接受供熱過程中得到提高，是城市供熱智能化控制中最常見的方式。氣候補償的供熱過程中最好的操作方法是先建立室外溫度和二次供熱溫度對應曲線，再根據實際情況在換熱站的轉換中進行具體調整。

（2）無人值守操作。通過在換熱站內安裝自控設備來自動調節補水、水溫、故障檢查等作業，取締了人員值班管理，是智能化控制和管理的第二種常見模式。該操作模式具有較多優勢，如減少了人力資源的使用成本，降低了實際操作的工作強度，增加了供熱網的安全性和穩定性，還加強了整個系統的可靠性和精確性。

（3）換熱站控制。對換熱站的控制主要包括控制高溫水流量溫度、調節二次供水溫度及對換熱器進行管理等。換熱站作為整個城市供熱系統的核心環節，其主要作用是使電廠提供的高溫熱水降低熱量轉變成用戶直接可使用的二次中、低溫水。

5結語

智能化是未來城市供熱系統的發展方向。隨著科學技術的進步，自動化元件的引入，實現精準可靠的控制不再是夢寐以求的，將逐步落實到實際工作中去。技術的革新將推動城市供熱系統智能化的進步，也必將為人民創造更加舒適的生活環境，推動未來社會經濟的發展。

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