淺析曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設效益

摘 要：智慧城市是綜合城市發展規劃、城市運營管理、城市經濟社會發展、新一代信息技術應用等為一體的城市發展新模式。在國家“十二五”相關專項規劃中，智慧城市建設工作已列入當地國民經濟和社會發展的重要任務和目標。智慧供熱是智慧城市建設板塊中的重要組成部分，不僅涉及供熱行業自身的問題而且也涉及到相關部門、產業、行業的問題。本文在分析曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設效益分析的重要性基礎上，深入探討了曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設投資概況，并具體分析了曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設效益。

關鍵詞：智慧城市；智慧供熱監控平臺；效益分析

一、引言

在國家“十二五”相關專項規劃中，智慧城市建設工作已列入當地國民經濟和社會發展的重要任務和目標。在國家大力推進清潔供熱的要求和提出“互聯網+供熱”的背景下，信息技術、自控技術和電子技術的飛速發展，無線通訊和網絡傳輸的費用也在逐年降低，為建立信息化、數字化、智能化的供熱平臺提供了良好的基礎條件。智慧供熱是智慧城市建設板塊中的重要組成部分，不僅涉及供熱行業自身的問題而且也涉及到相關部門、產業、行業的問題；不僅是技術層面的問題，而且也是管理層面的問題；不僅是企業及用戶的問題，也是各級政府在城鎮管理中密切關注的問題。曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設效益分析的重要性主要體現在以下方面：

（1）政府職能部門對供熱行業的需求

2017年底，國家政府十部委聯合印發了《北方地區冬季清潔取暖規劃（2017-2021）》，明確提出： “溫暖過冬、減少霧霾”是重大民生、民心工程。2018年9月，河北省住建廳印發《河北省供熱監管信息平臺建設實施方案的通知》要求：“2019年10月底之前，需完成與省供熱信息監控平臺數據對接，以實現全省供熱監管信息可視化展示及數據聯動分析”。2018年10月，唐山市住建局燃熱處、信息中心組織召開會議，成立供熱信息化領導小組，部署省供熱監管信息平臺數據對接工作，高標準、嚴要求的推動本市供熱信息化建設工作，配合省廳完成全省供熱監管信息平臺建設有關任務。

（2）供熱行業整體技術升級的需求

當前供熱系統大多采用人工調節為主的運行方式，運行管理模式不能適應大型熱網節能運行的需求，并且不能保證供熱安全性，出現事故隱患時操作人員難以及時發現，易造成供熱設備、供熱系統事故。各熱力站都獨立運行，難以達到供熱系統整體的最佳狀態，易造成水力失調和熱力失衡，影響供熱效果，也造成能源的極大浪費。特別是大型集中供熱熱網的管線，由于各熱力站距離遠，線路覆蓋地域范圍大、地形復雜、水力輸送過程中對平衡調節、動態節能運行等有很高的要求，人工調節、傳統的質調節模式很難達到節能運行的要求，導致城市供熱系統效能低、能耗巨大、安全性差，被認為是建筑領域節能減排的重點。通過建立熱網運行調節的實時運行參數傳輸平臺、智能分析平臺、遠程監控平臺，實現基于自動控制、自動節能調節運行的智慧供熱技術方案，是城市大型熱網技術升級、節能運行、提高效益的方向。目標是實現城市大型熱網的“均衡輸送、按需供熱”。

（3）曹妃甸熱力節能降耗的需求

以曹妃甸熱力為例，2017-2018采暖季的購熱費用約2000萬元，熱價為29.7元/GJ，則采暖季耗熱量約67萬GJ。結合6個居建小區換熱站熱量表數據，分析得出居建平均單耗約為0.33GJ/m2·a，公建平均單耗約為0.46GJ/m2·a，耗熱量明顯偏高。通過智慧供熱技術的研究及應用，在保證室內溫度達標的前提下，最大限度節省熱量降低運行成本，給企業帶來更大的經濟效益。

二、曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設投資概況

根據曹妃甸熱力有限公司資金狀況及發展規劃，本項目分期實施。本項目的總投資預算為1230萬元。根據曹妃甸熱力有限公司與省廳平臺對接的迫切需求，建議本項目按照第一期“企業級智慧供熱系統的建設”和第二期“集團級智慧供熱平臺的建設”兩部分進行實施。

第一期項目建設總投資預算890萬元，主要包括：

（1）企業級智慧供熱監控平臺429萬元

（2）換熱站自控系統升級改造443萬元

（3）室溫采集系統18萬元

第二期項目建設總投資預算340萬元，主要包括：

（1）集團級智慧供熱監控平臺 182萬元

（2）二網智能平衡系統158萬元

三、曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設效益分析

本項目的效益主要體現在經濟效益、管理效益和社會效益三個方面：

（1）經濟效益分析

1.節省熱費分析

第一，居住建筑的節能量分析。

1）2017-2018采暖季天數：140d；

2）2017-2018采暖季室外平均溫度：0℃；

3）室內標準溫度：22℃ ；設計規范的要求為18℃，實際室溫在22℃左右時，室內熱舒適度較好。

曹妃甸熱力供熱范圍內共有6個住宅小區，2017-2018采暖季的總供熱面積為51萬m2，室內平均溫度為24℃左右（人工入戶測溫數據統計），原始基礎數據統計見下表：

其中，耗熱量數據的采集來源于換熱站內的超聲波熱量表，該耗熱量包括建筑耗熱量+二次管網的熱量損失（一般考慮熱損為8%）。一般情況下，建筑面積與采暖面積之間存在如下的關系：建筑面積=采暖面積×1.33，得出單位建筑面積的耗熱量如下表：

2017-2018年采暖季，曹妃甸室內平均溫度為24℃，如果折算到室內標準溫度22℃，則單位建筑面積的耗熱量為0.33GJ/m2·a。

以唐山市熱力總公司供熱區域內2017-2018供暖季的建筑能耗指標為參考，唐山熱力相同年代建筑小區的室內平均溫度為22℃，平均單耗0.3 GJ/m2·a。將兩熱力公司的單耗均折算到室內標準溫度22℃，唐山熱力居建的單耗為0.30 GJ/m2·a，曹妃甸熱力居建的單耗為0.33 GJ/m2·a。后者的單耗明顯偏高，主要原因：供熱企業缺少合理的調控策略和精準的自控設備，熱力和水力失調嚴重，換熱站之間、用熱戶之間的冷熱不均。通常情況下，供熱企業為滿足最不利環路用戶的供暖需求，采用大流量、小溫差的運行模式，以保證末端用戶的水力工況。因此，經常出現前端過熱開窗、后端溫度勉強達標的情況，造成近端過供，熱量浪費。另外，未能全面實行熱計量收費，用戶缺乏自主調控意識。如果下一步能夠實現二網智能平衡系統，則居住建筑部分的節能率至少為9.1%。

第二，公共建筑的節能量分析。

2017-2018采暖季，曹妃甸熱力的購熱費用約為2000萬元，熱價按29.7元/GJ計算，則采暖季的總熱耗為67萬GJ，其中居建和公建的耗熱量分別為25萬GJ和42萬GJ。公建的供熱建筑面積為92萬m2，則耗熱量為0.46GJ/m2·a。

曹妃甸區域（E118.39，N39.13）與天津市區的經緯度接近（E117.2，N39.13），歷年采暖季的室外平均溫度（-1～0℃）也基本相同。因此，考慮與天津市某公建群的能耗進行對比。該建筑群的建筑年代為2006年左右，按建筑功能可分為辦公樓、實驗廠房等，總供熱面積為16萬m2。2017-2018采暖季，該區域建筑白天室內平均溫度為18-20℃，室外平均溫度為-1℃。公建換熱站的運行模式為白天正常供熱，夜間開啟低溫運行+防凍保護模式，保證室內溫度不低于10℃。2017-2018采暖季的運行數據表明，該區域的耗熱量為30.18 W/m2，按140d計算，則該建筑群的耗熱量為0.37 GJ/m2·a，相比曹妃甸的公建耗熱量0.46GJ/m2·a減少了0.09GJ/m2·a。

通過上述分析可知，曹妃甸熱力供熱范圍內公建的耗熱量偏高，主要原因是因為公建的換熱站多為熱用戶自管站，熱力公司無法對換熱站進行調控，且不能實現計量收費，因此造成用戶肆意浪費熱量。如果下一步熱力公司收回用戶自管站的管控權，實現節能調控，則公建部分的節能率為19.6%。

第三，居建和公建節省熱費估算。

本項中通過智慧供熱平臺的研發和應用，以達到均衡輸送、按需供熱的目的。在保證室內溫度達標的前提下，居建部分節省熱量0.03GJ/m2，公建部分節省熱量0.09 GJ/m2，則整個采暖季（140d）可節省熱費306.51萬元，詳細的統計結果詳見下表：

2.節省人員費用分析

曹妃甸熱力現有運行和調度人員68人，智慧供熱系統投入使用后，智能化、信息化水平將大幅提高，在原有的供熱規模下，可對運行人員進行重新編排和調整，具體配置可參考如下：

第一，主管：1人，負責整體生產運行的工作安排與指導；

第二，調度：3班，2人/班，共6人，在監控中心負責整網調度工作；

第三，客服：3班，2人/班，共6人，在客服中心負責工單派發；

第四哦，巡站：3班，2人/班，共6人，負責管網、管站、換熱站巡查工作；

第五，換熱站維修：2班，4人/班，共8人，負責換熱站內儀器儀表一般故障的維修，重大故障由維保廠家或專業人員進行維修（在收回47個換熱站調控權的情況下，配置8人）；

第六，二網維修：2班，13人/班，共26人；6個居建小區，建設維護點1個，每班有1人值班，負責維修調度；6個小區劃分成6個小組，每組2人，接到工單后進行維修，不負責入戶。

按照上述人員的編排，共計需要53人，較往年較少15人。按河北省統計局官方數據，2017年唐山市城鎮非私營單位就業人員年平均工資64627元，則年節省人工費用96.94萬元。

3.投資回收期分析

本項目一期和二期的總投資為1230萬元，每年可節省費用403.45萬元（節省熱費306.51萬元+節省人工費用96.94萬元），則靜態投資回收期約為3年。

（2）管理效益分析

項目實施后能及時展示曹妃甸熱力公司的供熱狀況，實現河北省內以及全國范圍內熱力公司的橫向比較，并及時反映供熱過程中存在的問題并精準定位問題所在，為上級領導的決策提供輔助依據，節約管理成本。

（3）社會效益分析

供熱是北方城市居民生存和發展的必要條件，也是城市功能正常運轉的基本保障。隨著社會經濟的快速發展，人民生活水平的不斷提高，人們對于供熱的要求也由以往的“溫飽型”邁向“小康型”，不在滿足于 “不冷”的供熱標準，而需要更加穩定、安全、舒適的用熱條件。本智慧供熱監控平臺建設能是曹妃甸熱力供熱能源結構更加優化合理，大幅提高能源保障水平，起到維護社會穩定、促進社會經濟發展的作用。能源結構調整完成后供熱耗熱量大幅減少，是熱源電廠的污染物排放較少，同時減輕了城市交通運輸的壓力，降低噪聲污染，為居民營造和諧、文明、優美的生活環境創造了良好條件。同時提高了曹妃甸熱力供熱系統的安全保障度，能夠有效減低事故的發生率。

綜上所述，曹妃甸熱力智慧供熱監控平臺建設不僅是重大民生、民心工程，也創造出良好的經濟效益、管理效益和社會效益。此項目的實施必將使曹妃甸熱力的核心競爭力得到大幅提高，為企業的發展提供強大助力。

參考文獻

[1]于鵬，張恒，李剛.城市發展監控平臺在智慧城市建設中的作用[A].2018城市發展與規劃論文集[C]，2018