智慧供熱引領供熱行業發展新方向

本刊記者 陳向國

智慧供熱是提升供熱質量、實現節能降耗減排的重要途徑。在供熱企業積極探索前行下，我國智慧供熱已經取得明顯成效。智慧供熱要取得進一步發展，還需要破除現存的、在推進過程中出現的新老問題；需要企業勇于開拓，善于實踐；需要政府更有效地政策環境支持。本刊記者采訪了北京熱力集團研發中心副主任、高級工程師李仲博，智慧供熱技術服務公司河北工大科雅能源科技有限公司教授、董事長齊承英，北京碩人時代科技股份有限公司市場總監何樂，深入了解企業在智慧供熱方面卓有成效的實踐，為供熱行業發展探明路徑、找到方向、積累經驗。齊承英表示，從城市供熱系統的發展趨勢和要求看，無論是發展多熱源聯網的大型城市供熱系統，還是發展清潔能源分布式供熱系統，人工經驗管理、粗放調節的模式，都不適應發展要求。推進智慧供熱有重要實際應用價值，也是供熱行業發展的必然方向。

智慧供熱是實現精準供熱的重要手段

記者：在國家清潔供熱政策要求下我國城市集中供熱的發展方向？

齊承英：在清潔供熱政策的推進要求下，城市集中供熱系統發展的趨勢有兩個方向：一是建設基于大型熱電聯產的城市供熱系統，目標是建立多熱源聯網、長距離輸送、覆蓋全城市環形管網、清潔能源調峰的大型城市供熱系統，實現“城市供熱一張網”“多熱源聯網”的城市供熱大型管網；二是發展基于中小型燃氣鍋爐、電熱鍋爐、熱泵等的分布式供熱系統，采用優質清潔能源分布式供熱。對于多熱源聯網大型城市管網系統，人工調節調控無法適應源、網優化調控的要求，需要發展信息化、自動化、智能化的大型調控指揮系統，需要精準化的數據，采用基于人工智能分析的專家系統優化調控，保障供熱安全，保證運行經濟性。分布式供熱系統更是需要精準供熱調控，實現“精準供熱”“按需供熱”，以實現最大節能效果，保障高品質清潔能源供熱的經濟性。

記者：請結合集中供熱談談該如何保障清潔供熱的效果并實現精準供熱？

何樂：供熱是基本的民生工程，讓老百姓溫暖過冬是黨和政府關心和極力保證的重要目標。在全民努力進入小康社會的背景下，2020年的疫情和持續的低溫凸顯了室內環境的重要性，也給熱力公司提出了新的挑戰。在滿足老百姓的用熱要求的同時實現能源的節約，而利用先進的自動化、智慧化手段實現精準供熱已經成為行業的共識。

記者：從具體操作層面該如何推進智慧供熱？

李仲博：推進智慧供熱要針對傳統供熱方式存在的問題采取措施。首先要明確傳統供熱的弊端。中國北方城市集中供熱系統規模龐大，設備設施狀況復雜， 主要有兩大難點問題，一是供暖系統的結構設計不合理、熱力水力工況不平衡，造成用戶室溫偏差大；二是熱能生產、傳輸、轉換、使用過程中，多層級（熱源側、一次網、二次網等）熱惰性、調控不到位導致的供需間在調控與響應上的不滿足。因此,推進智慧供熱就是要解決傳統供熱中存在的問題。

技術是大力推進智慧供熱的強力保障

記者：在智慧供熱方面都采用了哪些技術？

李仲博：北京熱力集團總供熱面積5.06億平方米。其中北京市域內供熱面積約3.37億平方米，約占北京供熱面積37%；京外供熱面積1.68億平方米，包括山西大同、河北廊坊、涿州、湖北潛江、內蒙古烏蘭察布、吉林撫松等，因此在智慧供熱領域進行了四點實踐。一是自主研發和推廣了二次系統按需精準供熱技術解決了用戶側供熱不均衡、響應速率慢的問題，實現了以用戶用熱需求為導向的按需精準供熱，關鍵指標達到了國際先進水平，核心技術經吸收消化實現了自主可控。二是在國內供熱行業首次應用北斗定位技術，從工程建設開始，利用北斗定位實現城市供熱管網關鍵信息全程可追可溯，實現供熱基礎設施數字化、可視化，提升安全保障度，助力北京智慧城市建設。三是利用機器人、物聯網技術逐步推進城市熱網態勢感知建設，研發了管溝巡檢機器人、引入了無人機進行地下管網巡檢，結合物聯網溫度、濕度傳感器、內置光纖監測保溫管新等產品，逐步增加城市熱網中的“眼睛”，讓地下管網運行狀態更可感知，巡檢運行更便捷。四是建設了城市熱網智能調度運行體系。北京熱力擁有國內領先的億平米級別城市熱網智能調度系統。通過項目運行，實現合理利用能源，降低供熱成本；建立供熱保障響應機制和熱、電、氣的聯調機制，加強供熱管網的應急保障能力；制定熱計量方式下城市熱網的精細化調節和運行策略；通過信息技術和通訊手段，建立可靠的熱網智能調度體系，保障多熱源大型供熱系統優化調度管理。

記者：在具體項目中智慧供熱的效果如何？

李仲博：北京熱力集團承擔了國家科技部國家重點研發計劃項目《基于大數據的北方城鎮按需供熱精準調控技術研究與示范》，在供暖面積約13.5萬平方米的頂秀金石小區做了示范項目。改造前這個小區的平均室溫低于20℃的占11.3%，高于24℃的占52.1%，室內冷熱不均現象明顯，尤其是熱力站近端與遠端的樓內室溫差別明顯，用戶自主調節室內溫度時容易導致樓內水力失衡，調控難度大。改造后2019～2020年采暖季與2018～2019年采暖季相比，室溫均衡度提升53.4%，室溫控制精度由±4℃將至±1℃，工單投訴量降31%，熱單耗降8%，電單耗降26%，成本費用降29.36萬元。

供熱質量是對智慧供熱最好的肯定

全面實現智慧供熱尚存多方待解困難

記者：一枝獨秀不是春，百花齊放春滿園。除北京外，請談談智慧供熱在其他地區的建設及成效。

齊承英：工大科雅承擔的唐山曹妃甸熱力智慧供熱升級改造項目，于2019～2020年供暖季投入運行，采用國內領先的工大科雅智慧供熱全面解決方案，完成了全部熱力站自控系統升級改造，運用大數據分析和機器學習算法，基于熱用戶舒適室溫為目標的反饋調控策略，對熱源、熱力站以及熱網進行自動優化控制，實現顯著節能效果。實測數據分析表明，2019～2020年采暖季與2018～2019年采暖季相比，在供熱面積增加10.8%、因疫情導致供熱延長31天的情況下，曹妃甸熱力全網耗熱量整體下降了7.9%，節省熱量超過6.3萬吉焦，折算節約標煤2100余噸，二氧化碳減排量超過5300噸，二氧化硫減排量約43噸，煙塵減排量約22噸。2020年曹妃甸熱力及政府主管部門采納了我公司制作的《曹妃甸熱力供熱運行報告》中提出的建議，進一步實施了二級網智能平衡改造并建設了曹妃甸區域的智慧供熱監管平臺，與唐山市城市級供熱智能監管平臺實現數據共享，并上傳至河北省升級供熱智能監管平臺，形成“省-市-區-企業”四級聯動、三級監管、企業智能優化調控的供熱信息化、智能化管控體系，成為供熱行業技術升級的示范項目。

何樂：碩人時代2020年與承德熱力合作建立“啟智”智慧供熱平臺，依據“熱量進度一致”的創新平衡理念，吸取了大數據、人工智能、物聯網、專家經驗等先進技術，為超大型集中供熱企業進一步節能8%以上。碩人時代致力于供熱企業的智慧化轉型升級，近兩年為客戶安裝了10萬只室溫采集器，實時了解用戶供熱情況，結合AI人工智能算法實現以供熱室溫為目的的調控。

記者：全面實現慧供熱還存在哪些困難？

李仲博：主要存在兩方面困難。一是能源大數據互聯互通有待提升。熱力企業的數據架構較為復雜，涉及熱源、熱網及千家萬戶的熱用戶，及生產、銷售、服務各方面。目前對內還存在著北京熱力各子系統間數據交換、數據維度、數據異構等現象；對外與規劃、住建、環保等政府部門，水、電、氣等其它行業都存在基礎信息共享交互的難題。二是智慧供熱投資較大。北方城鎮供熱是帶福利色彩的市政公用事業，企業利潤率很低，而智慧供熱的各類設備硬件、軟件系統建設需要大量投資。目前智慧供熱技術經濟性正在改善，但回收期多數都在5～8年，需要拓展融資渠道，獲得政府資金支持。

記者：需要哪些方面的支持？有什么建議？

齊承英：城市供熱系統是重要的城市基礎設施，是涉及民生服務的重要發面，運營模式是政府部門授權“特許經營”，因此行業發展需要政府相關政策的支持，智慧供熱的發展也應該是由政府主管部門進行區域發展的頂層設計、政策促進，才能獲得更快、更好地發展，才能避免走彎路、避免重復建設的浪費。

李仲博：在這里主要對政府提四方面的建議。一是建議政府將智慧供熱建設納入老舊小區綜合整治范圍內。二是建議政府繼續加大可再生能源供熱的政策支持力度，推進多能耦合、低碳供熱。三是建議政府盡快理順熱和電之間的關系，讓供熱企業能享受到電能供熱的各項鼓勵政策，改善空氣源、熱泵供熱和綠電儲熱技術的技術經濟性，并建立綜合控制策略智能化調控平臺，真正實現熱、電協同響應。四是建議政府建立相關機制，推進統一的集中供熱運行管控、客服平臺，在供熱行業進行復制推廣，整合資源，避免重復性投資，發揮規模效益，推進整體水平提升。

抓住智慧供熱發展機遇企業大有可為

記者：全面推進智慧供熱企業該如何行動？

齊承英：供熱企業目前分地區而治、天然壟斷的發展模式在政府基于清潔供熱和供熱保障能力考慮下會進行供熱特許經營政策調整；具備技術、人員、成本、資金等優勢的企業會快速發展，形成跨區域的熱力集團；在清潔供熱能源成本上升的壓力下，供熱系統運行管理方式將由“經驗調節、看天燒火、勞動密集”向“信息化、數據化、智能化”發展。因此，供熱企業要抓住時機和機遇，全面升級改造的頂層設計、整體規劃、分步實施，切忌孤立地建設某個階段的信息化、自動化系統，形成信息孤島，應統籌規劃、統一設計智慧供熱監控軟件平臺。軟件平臺應覆蓋“源、網、站、荷、儲”，內置大數據回歸分析和人工智能專家系統，熱力站自控系統、二級網智能平衡系統、熱用戶室溫監測系統等的數據均不能割裂采集、傳輸、存儲，不能再形成孤立的數據庫。現有的孤立數據系統應盡快進行統一規劃、統一整合，形成完整的智慧供熱數據信息系統，并形成“源、網、站、荷、儲”的智能分析、聯動調度、優化調控系統。

此外，大型熱力企業應與智慧供熱技術服務單位共同進行人員培訓、日常運行交互，提高智慧供熱系統的運行管理水平；中小熱力企業因為缺乏高水平人才，可以探討與專業化的智慧供熱技術服務單位建立合作模式，包括數據托管、運營托管等模式，保證智慧供熱升級改造達到預期目標，節能降耗、降低人工成本，提高企業經濟效益。

何樂：實現智慧供熱，前提是完成底層數據的上傳、整理，建立所有現場儀器儀表的臺賬及通訊，保證數據的準確和穩定，進而通過對運營數據的分析，借助先進的大數據處理和算法實現自動化、智慧化調控。由于智慧供熱是個系統工程，需機電一體化、通訊、軟件、硬件、數據庫、暖通等多個專業配合，建議熱力公司進行智慧化建設根據自身情況量身打造。而自動化企業在提供好的技術、產品的同時，也要與熱力公司深入合作，切身了解熱力公司的痛點、難點，針對企業最急需的需求提供解決方案。