智慧熱網(wǎng)技術系統(tǒng)介紹以及供熱企業(yè)如何搭建適合自身的智慧供熱系統(tǒng)

隨著全國節(jié)能減排、霧霾治理工作日益嚴峻，熱力企業(yè)粗放式的管理越來越難以適應發(fā)展的需要；煤改氣、煤改電造成的能源成本急劇升高，而且脫硫除塵、排放指標的定量考核也造成運行成本的升高，從系統(tǒng)運行成本中挖潛增效，才能應對熱力企業(yè)成本的急速增加。

粗放式運行管理、人工經(jīng)驗的調(diào)節(jié)控制，沒有輸配過程的數(shù)據(jù)信息，造成供熱管網(wǎng)水力失調(diào)嚴重、冷熱不均普遍，而且熱力企業(yè)缺少專業(yè)的運行人員，精細化管理的目標很難實現(xiàn)。只有靠現(xiàn)代化的科學管理技術、自控設備的有效運行，才能解決設備精準調(diào)控和人才不足的問題，實現(xiàn)智慧供熱的目標，核心是：靠計算機專家系統(tǒng)代替人工經(jīng)驗、靠自動化控制代替人力勞動。

智慧供熱系統(tǒng)框架
智慧供熱信息化平臺包括：供熱運行生產(chǎn)管理（節(jié)能監(jiān)控）系統(tǒng)、客戶服務與評價系統(tǒng)、收費管理與電子支付系統(tǒng)。實現(xiàn)各系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)共享，平臺具備數(shù)據(jù)異常和設備故障的主動推送功能，提高熱力公司主動解決供熱問題的能力，提高供熱服務質(zhì)量以及設備的管理水平。

智慧供熱信息化結(jié)構(gòu)
構(gòu)建從熱源（燃氣鍋爐房）直至熱用戶的全數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，實現(xiàn)一次管網(wǎng)和二次管網(wǎng)的水力平衡、熱力平衡，改變由熱源向用戶分配負荷的傳統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方式，而是根據(jù)熱用戶需求精確調(diào)節(jié)換熱站，實現(xiàn)熱用戶、熱網(wǎng)和熱源的聯(lián)動控制，達到“均衡輸送、按需供熱”的目標。
所有的底層數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡傳輸至監(jiān)控中心智慧熱網(wǎng)監(jiān)控平臺，形成歷史數(shù)據(jù)庫，根據(jù)建筑類型的實際耗熱量形成供熱專家系統(tǒng)。智慧熱網(wǎng)監(jiān)控平臺為供熱運行管理提供全局化視圖與智能化工具，并搭建信息溝通的橋梁，有效地提升供熱系統(tǒng)優(yōu)化運行和保障能力，推進熱網(wǎng)運行安全和能源的合理應用，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標。

智慧熱網(wǎng)的核心技術

實時數(shù)據(jù)分析+人工經(jīng)驗
通過對用戶供熱故障排查、異常分析、實時數(shù)據(jù)分析等，形成故障警示/提示、數(shù)據(jù)圖表展示、曲線展示等，為運行管理人員制定控制策略提供輔助決策和依據(jù)。

歷史數(shù)據(jù)挖掘分析+專家系統(tǒng)
基于歷史數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)挖掘、優(yōu)化控制專家系統(tǒng)、人工智能優(yōu)化控制策略等，進行控制策略的回歸和預測、自動優(yōu)化控制。
供熱區(qū)域海量數(shù)據(jù)形成的歷史數(shù)據(jù)庫代表了供熱區(qū)域建筑熱特性、管網(wǎng)輸配特性、熱源特性等與室外氣候特征之間的關系，通過大數(shù)據(jù)挖掘回歸分析，可以得出管網(wǎng)的最優(yōu)控制策略，指導供熱節(jié)能和安全運行。

（1）基于歷史數(shù)據(jù)挖掘的優(yōu)化控制策略

熱網(wǎng)范圍內(nèi)的各小區(qū)建筑結(jié)構(gòu)、室內(nèi)采暖方式（地暖、散熱器）決定的滯后特性及室溫變化規(guī)律不同，換熱站的調(diào)節(jié)控制和優(yōu)化規(guī)律不同。通過歷史數(shù)據(jù)分析，專家系統(tǒng)給出合理的控制策略。
“智慧分析”的方法要點是：基于歷史數(shù)據(jù)，利用優(yōu)化回歸計算方法，確定以滿足預定室內(nèi)采暖溫度為目標的換熱站優(yōu)化控制策略。（以滿足室內(nèi)采暖熱舒適度的建筑熱耗為控制計算目標、以分時段供回水溫度為控制參數(shù)的換熱站優(yōu)化控制策略）。

（2）基于熱源和熱網(wǎng)特性的優(yōu)化控制策略

目標是在節(jié)能調(diào)控的情況下，保證全網(wǎng)優(yōu)化控制策略的安全、熱網(wǎng)參數(shù)波動控制。就一個熱源覆蓋多個換熱站來看，每個換熱站的調(diào)控，相互影響，進而影響熱源。供熱信息網(wǎng)了解到必須針對熱源特性和調(diào)控要求加以研究，方法是一次網(wǎng)輸配系統(tǒng)的調(diào)控（各換熱站調(diào)控規(guī)律在一次網(wǎng)調(diào)控目標下的具體設置）。
內(nèi)置專家系統(tǒng)根據(jù)熱網(wǎng)特性和控制參數(shù)變動，基于熱網(wǎng)運行參數(shù)歷史數(shù)據(jù)庫的大數(shù)據(jù)進行收斂性分析，給出全熱源范圍內(nèi)的優(yōu)化控制策略。以上內(nèi)容摘自：作者：吳向東，河北工大科雅能源科技股份有限公司

供熱企業(yè)如何根據(jù)自身需求搭建智慧熱網(wǎng)？

智慧熱網(wǎng)調(diào)度平臺的功能應根據(jù)供熱企業(yè)的實際情況做好頂層設計，力求功能實用，一般由熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、熱網(wǎng)智能平衡系統(tǒng)、用戶節(jié)能系統(tǒng)和熱網(wǎng)專家系統(tǒng)幾部分組成，其主要作用是為供熱生產(chǎn)運行服務，能夠從整個供熱系統(tǒng)一體化的角度，對熱源、輸配系統(tǒng)及終端用戶的整個供熱生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析與智能調(diào)控，進而實現(xiàn)智慧供熱生產(chǎn)的目的。

一、熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)（包含熱源生產(chǎn)、熱網(wǎng)、換熱站自控和安全保護、視頻監(jiān)控等方面）

1、熱源點生產(chǎn)運行情況。無論是單熱源局部區(qū)域供熱，還是多熱源的聯(lián)網(wǎng)供熱，都需要將熱源的生產(chǎn)情況傳輸?shù)街腔蹮峋W(wǎng)調(diào)度平臺，應包括熱源點實時的供回水溫度、壓力、流量、熱量、補水流量等重要數(shù)據(jù)；同時還應具有熱負荷預測功能，可以根據(jù)未來幾天的天氣預報信息，自動計算出未來幾天的熱量需求情況，并根據(jù)調(diào)度預案制定熱源出口參數(shù)的運行策略，輔助于實時天氣情況的修正，提前協(xié)調(diào)安排熱源生產(chǎn)的規(guī)模和參數(shù)，保證供熱管網(wǎng)運行穩(wěn)定，根據(jù)需要調(diào)度熱源生產(chǎn)。
2、換熱站控制。包含二次供水溫度、流量調(diào)節(jié)、補水控制等基本功能，同時還要有相關的壓力、溫度、電流等報警、保護功能，保證換熱站安全穩(wěn)定運行。

二次供水溫度控制。無論是混水站還是換熱器隔離站，都可以通過調(diào)控一次水的電動調(diào)節(jié)閥或分布式變頻泵來控制二次供水溫度，同時具備氣候補償功能，能夠根據(jù)溫控曲線或時間段自動調(diào)節(jié)二次供水溫度，溫控曲線和時間段可以根據(jù)換熱站和小區(qū)不同情況設定，達到節(jié)能運行的目的。
換熱站的流量調(diào)節(jié)可以分為定流量調(diào)節(jié)和變流量調(diào)節(jié)，一般情況下可以用定供回水溫差的定流量調(diào)節(jié)方式，這種調(diào)節(jié)方式簡單，可根據(jù)供熱區(qū)域的不同情況，通過遠程手動調(diào)節(jié)來實現(xiàn)。而對于實行了分戶計量的供熱區(qū)域，可以采用壓差控制的變流量調(diào)節(jié)來實現(xiàn)最大的節(jié)能效果。
換熱站的補水。根據(jù)供熱區(qū)域情況不同，可以采用一網(wǎng)直補二網(wǎng)、二網(wǎng)單獨補水等型式，系統(tǒng)失水量較少時宜采用高低差控制的啟停模式，系統(tǒng)失水量較大時宜采用恒壓補水模式。無論采取哪種補水方式都應安裝補水流量表，以便及時掌握系統(tǒng)失水情況，方便系統(tǒng)查漏。
換熱站的安全保護。為了保障設備和供熱系統(tǒng)的安全運行，需要對一些危險運行情況或事故狀態(tài)進行提前保護預防，主要有：回水壓力低的循環(huán)泵停機保護；水箱水位低的補水泵停機保護；回水壓力高的補水泵停機和放水泄壓保護；一次水與循環(huán)泵的聯(lián)鎖保護；地下?lián)Q熱站的地面浸水報警和排水系統(tǒng)自啟動保護；二次供水溫度、壓力高保護；系統(tǒng)停電時的自動保護等，所有的保護定值都應該根據(jù)每個換熱站的不同情況進行設定。

室外溫度的選取。要用好換熱站的氣候補償功能，室外溫度就必須保證準確、穩(wěn)定。有些供熱公司直接引入當?shù)靥鞖忸A報溫度，因天氣預報溫度是當?shù)氐钠骄鶞囟龋袝r并不代表本供熱區(qū)域的實際室外溫度，且延遲時間較長，所以效果不是很好。正確的選取方法應該是，在供熱范圍內(nèi)選取5-7個代表性的點，按照標準室外溫度測量方法安裝，將這5-7個點的溫度去掉一個最高溫度，去掉一個最低溫度，其余的溫度取平均值下發(fā)到各換熱站，換熱站統(tǒng)一用這一個室外溫度進行控制，這樣可以防止因個別采集點損壞而引起的室外溫度極端現(xiàn)象，一個供熱公司都用統(tǒng)一的室外溫度進行調(diào)整，可以對各換熱站供熱參數(shù)的比對提供依據(jù)，起到更好的節(jié)能效果。

3、熱網(wǎng)安全保護。熱源的調(diào)整一般比較緩慢，為了保障熱源的安全，熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)必須有熱網(wǎng)保護功能。在換熱站根據(jù)室外溫度自動調(diào)整時，不可避免的會出現(xiàn)管網(wǎng)截流，正常情況下不會影響系統(tǒng)的正常運行，但在極端條件下，可能會出現(xiàn)一次網(wǎng)流量過低或供水壓力過高而影響一次網(wǎng)和熱源生產(chǎn)安全的問題，這時需要在一次網(wǎng)末端合適的位置設置旁通閥，在需要的時候自動或遠程打開，確保管網(wǎng)的最低流量或最高壓力不超限，延長熱源調(diào)整時間。
4、換熱站的視頻監(jiān)控。換熱站實現(xiàn)無人值守需要運行人員隨時掌握站內(nèi)情況，一般用換熱站內(nèi)各運行數(shù)據(jù)基本可以了解換熱站運行情況是否正常，但是對一些特殊情況還需要視頻監(jiān)控來監(jiān)視，例如站內(nèi)地面是否有積水；是否有蒸汽、煙霧；是否有無關人員進入站內(nèi)等情況，同時在非運行期還可以進行安全保衛(wèi)監(jiān)控。

二、流量平衡和用戶室溫監(jiān)測系統(tǒng)
供熱的最終目標是使各用戶家里的溫度都達到標準，過高過低都需要調(diào)整，由于房屋位置朝向、樓層高低、建筑供熱率等因素的制約，單純的流量平衡調(diào)節(jié)并不能徹底解決熱平衡的問題，原來的靜態(tài)平衡閥和動態(tài)平衡閥對熱平衡有一定的效果，但需要專業(yè)人員多次反復的調(diào)整才能達到較好的熱平衡。隨著網(wǎng)絡技術的快速發(fā)展，遠程控制的電動調(diào)節(jié)閥具有調(diào)節(jié)方便、直觀的特點，可以進行定溫控制，具有廣闊的發(fā)展前景。
流量調(diào)節(jié)到戶的每一個房間是精細化調(diào)節(jié)的最終目標，但是調(diào)節(jié)到戶點多量大，每個用戶的室溫監(jiān)測和調(diào)節(jié)實施起來比較困難，結(jié)合分戶計量改造能夠很好的解決這個問題，但因為多種原因分戶計量目前推進比較緩慢。供熱信息網(wǎng)了解到在實際應用中，用戶測溫按照每萬平米一戶的密度，選取代表性強的用戶，基本能起到以點帶面的效果，根據(jù)供熱區(qū)域的不同情況，設置單元流量調(diào)節(jié)閥或樓棟流量調(diào)節(jié)閥，可以將各單元樓棟的回水溫度調(diào)節(jié)到一致，再結(jié)合個別用戶的單獨調(diào)節(jié)，基本能夠達到要求。
基本熱平衡調(diào)節(jié)好后，就可以根據(jù)用戶室內(nèi)溫度的變化，調(diào)整換熱站供水溫度曲線和流量，避免冷熱不均和過熱現(xiàn)象，達到合理的節(jié)能降耗效果。

三、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及能耗分析系統(tǒng)
智慧熱網(wǎng)調(diào)度平臺還應該具備運行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和能耗分析功能，一是對各區(qū)域供熱參數(shù)進行對比分析，查找各供熱系統(tǒng)存在的問題，二是對各站點能耗數(shù)據(jù)按要求分時間階段進行對比分析，對能耗高的站點查找原因，找出每個供熱站點最合適的供熱方式和供熱參數(shù)，在保障用戶供暖質(zhì)量的情況下，達到最佳的節(jié)能效果。例如可以根據(jù)各時間段的補水量分析出系統(tǒng)失水是用戶放水還是系統(tǒng)的跑冒滴漏；根據(jù)站點單位面積耗熱量的對比，結(jié)合供回水溫度、流量的分析，可以粗略判斷系統(tǒng)內(nèi)是否存在盜熱等，從而使決策者能夠做出科學的判斷，指導管理人員有針對性的工作。

四、管網(wǎng)及換熱站設備巡視監(jiān)控
整個供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)和運行設備需要定期巡檢，但是對巡視人員巡視工作是否到位的管理，就需要用科學的手段來解決，可以結(jié)合智慧熱網(wǎng)管控平臺，采用簽到的方式實現(xiàn)對重點部位巡視的管理，同時巡檢人員還可以將設備運行的聲音、溫度、跑冒滴漏等現(xiàn)象，用圖片或文字進行上傳存檔，方便調(diào)度及管理人員掌握設備和管網(wǎng)狀況，及時調(diào)整安排生產(chǎn)，也為運行期結(jié)束后的檢修技改提供依據(jù)。

五、智慧熱網(wǎng)能效分析

通過智能熱網(wǎng)管控平臺，調(diào)度管理人員可以直觀的根據(jù)熱網(wǎng)情況調(diào)節(jié)熱源生產(chǎn)，通過用戶家測溫情況實現(xiàn)對熱網(wǎng)的按需調(diào)節(jié)，通過用戶或樓棟單元的流量平衡調(diào)節(jié)，可以將熱平衡調(diào)節(jié)到最佳狀態(tài)，節(jié)能的同時降低用戶投訴率，經(jīng)過實際運行情況對比，實現(xiàn)智慧調(diào)節(jié)后，一是可以減少運行人員的數(shù)量，降低企業(yè)用工風險，節(jié)能降耗效果也非常顯著，節(jié)熱量在5-20%，節(jié)電量在20-40%，基本1-2年收回投資成本。

智慧熱網(wǎng)的建設一定要根據(jù)供熱企業(yè)的實際情況，達到安全穩(wěn)定運行目的，實現(xiàn)節(jié)能降耗的目標，切不可生搬硬套和追求復雜的高大上，功能完善、簡便易行是主要的。希望本文能對有需求的供熱企業(yè)提供一定的幫助，當然本文對智慧熱網(wǎng)實際應用中還有很多細節(jié)沒有闡述，隨著智慧熱網(wǎng)的不斷發(fā)展，其在實際應用中的范圍也將越來越廣泛，離綠色環(huán)保節(jié)能供暖的目標也更進一步。