基于末端控制的智能供热管控系统研究

基于末端控制的智能供热管控系统研究

邱静柏

华电能源股份有限公司哈尔滨第三发电厂黑龙江哈尔滨150024

摘要：随着科技的不断发展，国家节能减排力度的不断加大，市场化的供热生产、管理及服务不断的提升，哈三电厂目前采取的分散控制、人工调网的粗放式管理模式已经越来越无法适应供热企业精细化管理和热用户对供热质量、服务满意度的要求，哈三的智能热网仍停留在自动控制的范畴，通过换热站自动控制系统手动设定的温控曲线自动控制阀门的开度来达到节省热耗，通过人工给定的供回水温差控制循环变频来达到节省电耗的目的。

建设真正的智能供热管控系统，是哈三电厂供热现代化发展的需要，更是热力调度运行管理发展的需要。热网调度作为热网运行管理的重要中枢，承担着热源运行优化调度、热网安全运行、供热可靠性和经济性的职责。本课题目的就供热末端控制的智能供热管控系统的控制策略及方法展开研究，最终得出一种适用于现代供热企业全新的供热控制及管理模式。

2018年基础信息录入工作，没有进入实施阶段，无法定量描述改善成果。改造后，完成所有换热站调度系统的统一，报表的整合，完善及提高管理效率，调度组态系统的升级完成一级网一键平衡控制，按热量控制等高级调控控制策略，增加了控制的简易性及控制效率，提高了热网的水力平衡及温度检测准确度，大数据的自动化数据清洗，剔除无效及假数据，使报表分析更加真实可靠，大大提高供热效率及管理效率。

关键词：末端控制；智能供热；管控系统

1.工程案例

自动控制并不等于智能控制，智能控制是通过系统大量的数据作为基础，通过人工智能的算法实现系统的自学习，反复的自我优化，优化调节策略，以求达到安全供热、节能降耗、提供供热企业经济性的目的。

对于基于供热末端控制的智能供热管控系统，国内供热企业的应用才刚刚起步，且每种供热模式尚不统一。黑龙江龙电电气有限公司结合哈尔滨第三发电厂热网的供热状况及供热企业管理的实际情况，开发了“基于供热末端控制的智能供热管控系统”，制定了智能工业一体化云平台，热网首站、一级网运行调节及控制、无人值守掌上调度监控系统、换热站按热量供给控制系统，通过二级网平衡控制、数据的分析运用、智能算法的应用、数学模型的开发及实施，使其开发的产品及控制平台更适合我厂供热自身的发展和实际需求。

建设真正的智能供热管控系统，是哈三电厂供热现代化发展的需要，更是热力调度运行管理发展的需要。热网调度作为热网运行管理的重要中枢，承担着热源运行优化调度、热网安全运行、供热可靠性和经济性的职责。本文目的就供热末端控制的智能供热管控系统的控制策略及方法展开研究，最终得出一种适用于现代供热企业全新的供热控制及管理模式。

2.控制系统的主要内容

本文研究内容包含：3个试点换热站内数据采集设备及调控设备的改造、二级网平衡措施的改造、181套机组上位组态系统的改造及能耗分析系统的建立，实现用户实际热负荷的测量及给定、用户温度的监测及宏观控制，二级网的平衡调节、二级网按热量分配法的实现及智能化调整，上位组态系统的非人为主动干预的智能化调整，掌上调度、智能供热一体化云平台（供热云），能耗的对比对标及系统故障的诊断报警、基于手机APP供热平台的管控软件及策略调度的下发等。

本文需要研究的内容：

1）、如何确定供热系统及各换热站的实际采暖热指标（控制系统初期设定的小区采暖热指标为往年的实测值），策略是对小区热用户数据进行采集，进而确定可行的数据采集系统和方案，重点是确定数据采集的可行性方案；

2）、确定换热站内有效可行的调节方案，优化配置电动调节阀规格型号、远程温度及压力表的安装位置及数量，进而确定换热站的运行调节曲线，重点是确定电动调节阀在调控不同阶段的开度，进而实现一级网的一键平衡；

3）、如何实现二级网的热平衡，策略是对小区楼栋或单元增设置平衡措施，进而确定采取什么样的平衡设施或设备，探索手动调节、电动调节及具有远传功能的可行性；

4）、如何确定可靠、稳定的热网运行调节方法，进而确定热网采用热量法调控的具体举措，重点是确定不同调控阶段的供热量；

5）、在以上几点研究的基础之上，确定基于供热末端控制的智能供热调节方式，进而修正网、源的运行管理模式，提出具体的调控策略、目标及参数，进而指导热网首站和热网调度中心的调节，实现经济、安全、稳定运行之目的。

3.具体实施要点

1）、建立并实施可靠的远程测温系统感知二级热网的负荷状况；

2）、进行换热站全新调控方式的研究与实施；

a、二级网热平衡调节方式的研究

b、换热站能耗调节方式的研究

c、自学习调控的算法的应用

3）、上位调度系统的智能控制方案的研究与部署

a、智能控制系统研究与部署

b、自学习分析系统的部署

4）、末端控制的智能供热管控系统综合部署及实施

a、系统的联调

b、运行数据结果的分析及展示

5）末端控制的智能供热管控系统人工智能处理：

系统的人工智能核心部分主要体现在如何保证二级网在任何工况运行下水力或热力的平衡，热用户侧实际热负荷的计算及如何利用反平衡热量需求推算热用户，换热站以及供热首站的实际热负荷需求，以及如何在换热站供热系统中实现智能运行调节曲线的供热优化调节。

4.实施后效果

1）、预期目标

改造后，完成所有换热站的调度系统的统一，报表的整合，供热云平台的建立，完善及提高管理效率，调度组态系统的升级完成一级网一键平衡控制，按热量控制等高级调控控制策略，增加控制的简易性及控制效率。二级网平衡阀的安装，提高了二级网的水力平衡及温度检测反馈，大数据的自动化数据清洗，剔除无效及假数据，使报表分析更加真实可靠。大大提高了供热效率及管理效率。

通过建设的智能供热一体化云平台（供热云），大大增加管理效率，实现客服，缺陷、报表、巡检、调控、地理信息等系统的一体化，通过对若干个换热站内的数据采集设备及调控设备的改造、二级网平衡措施的改造、上位组态系统的改造及能耗分析系统的建立，实现用户实际供热负荷的测量及给定、用户温度的监测及宏观控制，二级网的平衡调整、二级网按热量分配法的实现及智能化调整，上位组态系统的非人为主动干预的智能化调整，能耗的对比对标及系统故障的诊断报警等。对于热网安全、经济运行和精细化管理将发挥重要作用，在基于末端控制的智能化调节的基础上，通过量化的调节参数，及能耗参数，完成二级网在任何工况运行下水力或热力的平衡，热用户侧实际热负荷的计算及如何利用反平衡热量需求推算用户，换热站以及供热首站的实际热负荷需求，以及换热站供热系统中实现智能运行调节曲线的供热优化调节，最终实现自热用户温度平衡、二级网平衡、换热站热负荷的节能控制，反平衡热指标控制、热源负荷预测及系统联动控制等自学习、自修正的智能供热管控系统，进而实现按需供热，安全供热、经济供热的目标。

结束语

本项目的研究成果是讨论基于末端控制的智能调节在现实环境下的应用及效果，一套包含一级网、二级网平衡、实际热负荷计算、调控及智能调节方式的研究与实现，热用户的负荷及温度参与调控的综合热网运行状态、能耗分析及运行管控系统，便于电厂及热力公司对供热系统的末端进行精细化管理，供热全网综合平衡及供热输配平衡等具有很好的示范作用。

参考文献：

[1]朱成.中供热系统的节能措施研究[J].长春工程学院学报（自然科学版），2018，19（03）.

[2]宋传志.试论节能减排技术在城市集中供热系统运行中的应用[J].中国高新区，2018（14）.