浅谈智慧供热技术在大型供热管网中的应用

浅谈智慧供热技术在大型供热管网中的应用

秦高峰

核工业二〇八大队 014010

摘要：随着城市集中供热面积及供热规模逐渐扩大，系统形式也越来越复杂，对供热公司的运行管理水平提出了更高要求。而智慧供热技术的发展为助力实现城市大型热网的“均衡输送、按需供热”提供了有力支持。热力通过建立热网运行调节的实时运行参数传输平台、智能分析平台、远程监控平台，配套增加现场调控设备，实现基于自动控制、自动节能运行的智慧供热技术方案，为城市大型热网技术升级、节能运行和提高效益指示了方向。

关键词：智慧供热；大型供热官网；应用

1 某市热力公司智慧供热系统建设成果

某市热力公司的供热范围覆盖某市城区大部分区域，现有换热站240座，实际供热面积约2000万m2。

在建设智慧供热节能监控平台之前，主要依靠人工经验进行运行调控、生产管理，因此公司设有15个部室、9个供热大队，需要消耗大量的人力物力。随着供热规模不断扩大，总供热面积预计将达到3223万m2，这种依赖人工经验的模式已经难以满足发展需求。因此，2018年热力与河北工大科雅能源科技股份有限公司开展合作，对辖区240个换热站进行的自控系统进行升级改造，安装659个室温采集测点，开发了某市热力公司智慧供热管理系统(以下简称“平台”)。平台的主要功能模块如图2所示，其将供热系统运行监控、生产调度和能耗管理分析、GIS(地理信息系统)、管网调控系统、智能分析系统、热计量系统集成为一体，预留室温采集系统、客服系统、收费系统数据接口，具有较强的扩展性和兼容性，以满足未来的发展需求。

1.1 实现生产数据的集成与共享

感知层是智慧供热技术应用的基础条件，需要感知传输的数据包括热源出口数据、换热站运行数据、热计量数据和热用户室内温度等数据。与多数供热企业类似，公司在发展过程中已经具备了部分数据采集、自控功能，但是各种技术往往由不同厂家提供，而各厂家的平台及开发技术不尽相同。因此，在智慧供热建设过程中，首先要解决的是“信息孤岛”问题，即实现数据的互通互联，实现生产调度数据共享。

1.2 实现基于大数据的智能调控与考核

基于大数据的智能调控是智慧供热的核心与关键技术。平台根据热力供热范围内热力站、供热机组的建筑特性、室外气象参数等确定科学合理的供热指标，精准下发供热参数、优化调控策略，实现精准供热、按需供热。此外，平台以热力站为单位，对耗热量、耗水量、耗电量进行量化考核，根据建筑特性等确定科学合理的量化考核指标(如图5所示)。智能调控能够明确责任、督促提高供热大队、热力站各级管理人员的节能调控积极性，实现最大主动节能运行。

1.3 实现基于GIS的设备管理与运维

平台基于GIS建立了管线、管网设备的电子档案，可以对各设备的基本信息、维修记录进行管理;利用巡检功能建立设备的维护档案，保证管线的安全运行，并实现对人员的远程管理与调度;依靠大数据和专家算法，对换热站各运行设备、热计量设备的采集数据进行分析，及时发现这些设备的故障信息，提示管理人员进行维护维修，并可生产派单，维修工人使用手机APP接单对设备进行维修;对运行设备的主动巡检、智能巡检，大大降低了人工成本，降低了生产运行风险。此外，利用室温数据和小区电子围栏实现了各供热区域室温热点图的展示，方便及时掌握各区域的供热质量。

2 智慧供热技术应用效果分析

平台投入使用后，取得了明显的节能效果。2018-2019和2019-2020两个采暖季供热能耗相关数据见表1。

各采暖季的室外平均温度不同，为了统一比较，折算至同一采暖季计算室外平均温度、同一室内温度下，分析热源的节热量。

表1 供热能耗对比

热耗指标折算公式为:

式中:Qz—折算至同一室外平均温度下的热耗指标，GJ/(a·m2);

Qn—计算当年采暖季的热耗，GJ/(a·m2);

tn—供暖室内计算温度，℃，取20℃;

tp—计算室外平均温度，℃;

tw—供暖室外平均温度，℃;

由此可见，2019-2020采暖季由于疫情原因，采暖季延长，供暖温度比正常提高2℃，即使是这种特殊情况下，单位面积耗热量较去年同期下降7.56%，实现节能563798GJ，按从电厂购买高温水的单价40元/GJ计算，可节省热费2255.2万元。

考虑到室外温度的影响，将2019-2020年采暖季耗热量指标折算至2018-2019年的室外温度下进行统一对比，经过计算2019-2020年采暖季的年耗热量指标为0.3651GJ/(m2·a)，与2018-2019年采暖季同期相比，同比下降2.68%，可见，热力通过智慧供热系统的建设改造及应用，节能效果显著。

在清洁供热能源成本上升的压力下，智慧供热信息化平台的开发与应用，可改变传统的供热运行管理方式。供热行业将迎来快速发展、技术升级的行业变革，由原来的“经验调节、看天烧火、劳动密集”向“信息化、数据化、智能化”发展，实现提高能效和降低人力成本。在提高能源使用效率的同时，减少了一次化石能源的使用量，将会对节能减排和大气雾霾的治理做出突出贡献。

污染物排放量的计算方法如下:

(1)二氧化碳减排量计算公式

式中:Qco2—二氧化碳减排量，t/a;

Qbm—标准煤节约量，t/a;

2.47—标准煤的二氧化碳排放因子，无量纲。

(2)二氧化硫减排量计算公式

式中: —二氧化硫减排量，t/a;

Qbm—标准煤节约量，t/a;

0.02—标准煤的二氧化硫排放因子，无量纲。

(3)烟尘排量计算公式

式中:QFc—烟尘减排量，t/a;

Qbm—标准煤节约量，t/a;

0.01—标准煤的烟尘排放因子，无量纲。

本项目每采暖季节约553045GJ热量，1吨标煤热值为29.26GJ，在不考虑热源效率的情况下，节约标煤1.89×104t/a，CO2减排量4.67×104t/a，SO2减排量3.78×102t/a，烟尘减排量1.89×102t/a。

3结论

热力公司智慧供热系统升级改造后，各热力站、供热机组水力工况及热力工况均满足稳定运行要求，实现了精准供热、按需供热的目标。2019-2020采暖季与2018-2019采暖季相比，实现节能563798GJ，节省费用2255.2万元，节能效果显著。

此外，系统需进一步完善数据传感层建设，增加室温采集装置，结合热源运行参数、典型用户室内温度无线采集等手段，实现“源-网-热用户”的均衡输送、按需供热，达到自动化、智能化节能运行的目的。

参考文献

[1]齐承英.供热计量系统是智慧热网建设的基础[J].供热制冷，2016(11):18.

[2]韩钊，袁建娟，孙春华，等.基于信息化的智慧热网系统应用分析[J].区域供热， 2018(2):24-30.