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

高文 李宏升

华能日照热力有限公司 山东省日照市 276800

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：智慧供热技术；大型供热管网；应用

1某市热力公司智慧供热系统建设成果

1.1实现生产数据的集成与共享

传感层是智能供热技术应用的基本条件，传感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。与大多数供热企业类似，公司在开发过程中也有一些数据采集和自动控制功能，但各种技术往往由不同厂家提供，各个厂家的平台和开发技术也不尽相同。因此，在智能供热建设过程中，首先要解决的是“信息孤岛”问题，即实现数据互联和生产调度数据共享。该平台实现了从用户到供热站到管站再到热源的数据采集，实现了热、电、水等各类数据的综合监控。

1.2实现基于大数据的智能调控与评估

基于大数据的智能控制是智能供热的核心和关键技术。该平台根据热力供热范围内供热站和供热单位的建筑特点、室外气象参数，确定科学合理的供热指标，准确发布供热参数，优化控制策略，实现精确供热和按需供热。此外，该平台以热力站为单位，对热耗、水耗、电耗进行定量评估，并根据建筑特点确定科学合理的定量评估指标。智能控制可以明确责任，督促和提高供热大队、供热站各级管理人员的积极性，实现最大限度的主动节能运行。

1.3基于GIS的设备管理和运维实施

该平台以GIS为基础，建立了管网设备的电子档案，对各设备的基本信息和维护记录进行管理；利用巡检功能建立设备维护档案，确保管道安全运行，实现人员的远程管理和调度；依托大数据和专家算法，对换热站各运行设备和热计量设备采集的数据进行分析，及时发现这些设备的故障信息，提示管理人员进行维护和维修，并下达生产指令。维修人员使用手机app接收设备维修订单；对运行设备的主动检测和智能检测，大大降低了人工成本和生产经营风险。另外，利用小区的室温数据和电子围栏，显示各采暖区的室温热点图，方便及时掌握各采暖区的采暖质量。

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。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。

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智慧供热系统未来规划

热力智慧供热监管平台在应用中已经取得了明显的节能效果。但是,面向未来的发展,需要在以下几个方面进行加强。

3.1生产-收费-客服系统的深度融合

未来，热力智能供热监控平台应充分利用三大系统的业务特点和数据信息，建立三大系统的数据共享和知识共享，提高各部门的业务交互效率，建立OA办公平台进行生产，热力公司各部门的运行、维护和客户服务。建立扁平化的数据信息系统和扁平化的运行管理模式，对火电企业提供及时的数据分析支持和科学的决策依据，提高管理水平具有重要意义。

3.2加强二级网络均衡管控建设

目前，与一次网的控制水平相比，二次网存在关键节点数据缺失的问题，已成为制约精确供热的瓶颈。为避免二次网流量不均、用户冷暖不均等无法定量把握的问题，可根据实际情况从以下两方面进行改进：

（1）建筑热入口信息转换。在二次网各建筑物热入口的给回水管道上安装无线温度、压力传感器，实时采集给回水管道的温度、压力，实现异常数据分析、故障快速诊断等功能，订单调度维护、能耗、水力平衡、保温性能分析等，最终实现二次网的水力和热力平衡。

（2）热用户入口的信息转换。对二次网所有热用户实现远程数据采集、与换热站自控系统数据联动、各热用户独立控制、全面智能控制等功能。

3.3室温制热调节

精确供热的目标是保证用户的室温，实现按需供热。气候补偿曲线、人工经验等粗糙管理都难以达到这些要求。因此，需要基于热用户的室内温度反馈，建立换热站的运行调节模式，建立针对用户供热需求的调节策略。综合考虑建筑热惯性和管网滞后时间是实现供热精细化管理的关键技术。控制方式应以室温为目标，保证不供过于求，真正实现按需供热。在考虑全网调节安全的基础上，逐步实现一条支线、一个子公司和全网的室温自动调节。

结论

通过先进供热技术，加快燃煤发电升级与改造，加大既有热电联产机组、燃煤发电机组调峰灵活性改造力度，改善电力系统调峰性能，提高火电机组灵活运行模式和运行效率。通过智慧发电技术，开发在线诊断技术，实现火电机组边界频繁扰动的优化控制。先进供热与智慧发电技术还有待完善，全面提升供热系统管控能力，同时推动我国能源结构向低碳化、清洁化加速转型。

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