互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱技術(shù)應(yīng)用研究

馮亦武，費(fèi)盼峰

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱技術(shù)應(yīng)用研究

馮亦武，費(fèi)盼峰

（華電電力科學(xué)研究院，浙江杭州310030）

詳細(xì)論述了城市集中供熱系統(tǒng)的現(xiàn)狀，針對(duì)目前集中供熱系統(tǒng)中存在的問題，提出了一整套的解決方案。通過一個(gè)具體工程應(yīng)用，闡述了互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法和改造內(nèi)容，論證了互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱系統(tǒng)的可行性和經(jīng)濟(jì)性。

互聯(lián)網(wǎng)+；智能熱網(wǎng)；集中供熱；供熱節(jié)能

0　引言

隨著我國城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市規(guī)模和人口急劇擴(kuò)張，集中采暖負(fù)荷需求急速增加，同時(shí)隨著人民生活水平的逐年提高，人們對(duì)供熱質(zhì)量的要求也日益提高。

目前城市集中供熱系統(tǒng)仍然采用傳統(tǒng)的供熱模式，即一次網(wǎng)側(cè)采暖負(fù)荷分階段變流量質(zhì)調(diào)節(jié)[1]，供水溫度一般一天調(diào)整1-2次，甚至幾天不調(diào)，供熱溫度偏差大；換熱站基本按環(huán)境平均溫度調(diào)節(jié)，但調(diào)整不及時(shí)，容易出現(xiàn)供熱不足或過量供熱的現(xiàn)象；二次網(wǎng)側(cè)在供熱初期進(jìn)行平網(wǎng)調(diào)整后，多不再調(diào)整，一般為定回水壓力運(yùn)行模式，流量基本沒有變化；終端用戶側(cè)，沒有任何有效測(cè)溫手段，需上門測(cè)溫，但多數(shù)僅在用戶投訴時(shí)才進(jìn)行測(cè)量[2]。

管理上，目前供熱企業(yè)還比較粗放，基本上沒有生產(chǎn)管理系統(tǒng)和能耗分析系統(tǒng)；甚至大多數(shù)企業(yè)沒有客服系統(tǒng)，還是停留在人工電話接聽和筆錄，工作量較大，管理手段落后；收費(fèi)系統(tǒng)功能不完善，未結(jié)合當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的多元繳費(fèi)工具；設(shè)備臺(tái)賬管理、物資管理比較混亂，領(lǐng)導(dǎo)層不能利用綜合管理平臺(tái)隨時(shí)了解供熱企業(yè)的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)信息，對(duì)企業(yè)生產(chǎn)信息掌握不全；用戶辦理供熱業(yè)務(wù)手續(xù)繁雜，不方便，意見大。

因此，無論從供熱系統(tǒng)的運(yùn)行模式上，還是從供熱的管理方式上，均急需進(jìn)行智能化和信息化改造。另外，集中供熱系統(tǒng)的管網(wǎng)延伸達(dá)幾十公里，甚至上百公里、供熱區(qū)域廣、換熱站與熱用戶分散，各板塊之間相對(duì)孤立，現(xiàn)有熱網(wǎng)調(diào)節(jié)方式的信息關(guān)聯(lián)度較差，當(dāng)對(duì)其中之一板塊進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，則必然會(huì)造成其它已完成板塊的調(diào)節(jié)失效。這一特點(diǎn)決定了只有利用“互聯(lián)網(wǎng)+”的優(yōu)勢(shì)，才能實(shí)現(xiàn)集中供熱系統(tǒng)信息的智能實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，及各板塊之間的信息共享。

1　互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱技術(shù)介紹

互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱系統(tǒng)，也稱為智能熱網(wǎng)系統(tǒng)，可替代人腦部分工作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)熱網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠的無人值守運(yùn)行。主要包含以下內(nèi)容：

（1）利用基于互聯(lián)網(wǎng)的智能水力分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)一次網(wǎng)、二次網(wǎng)水力智能調(diào)節(jié)，達(dá)到水力平衡；

（2）利用基于互聯(lián)網(wǎng)的一站一優(yōu)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)換熱站熱負(fù)荷按需分配，智能調(diào)節(jié)；

（3）利用基于互聯(lián)網(wǎng)的智能調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多熱源聯(lián)網(wǎng)以及網(wǎng)源一體化控制，根據(jù)城市熱負(fù)荷實(shí)時(shí)智能調(diào)節(jié)總供熱量，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗；

（4）利用基于互聯(lián)網(wǎng)的信息化管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)供熱生產(chǎn)無人化管理。

智能熱網(wǎng)是一種一體化的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，按照硬件結(jié)構(gòu)劃分，可分為六大部分：供熱首站、一次網(wǎng)、換熱站、二次網(wǎng)、熱用戶和外界環(huán)境[3]，如圖1所示。

按照軟件結(jié)構(gòu)劃分，可分為：自動(dòng)化控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、熱網(wǎng)建模與分析系統(tǒng)、熱網(wǎng)運(yùn)行管理管理系統(tǒng)等[4]，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2　互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱技術(shù)應(yīng)用

2.1互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱條件分析

某熱力公司主力熱源為附近一家熱電廠的3× 335MW抽汽供熱機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組額定抽汽量325t/h，最大抽汽量350t/h，設(shè)計(jì)參數(shù)為0.25MPa（g）、232.1℃。電廠供熱出口一次熱網(wǎng)主管徑為DN1200，設(shè)計(jì)出口壓力1.8MPa，設(shè)計(jì)流量10000t/h，供回水設(shè)計(jì)溫度為130/70℃。高溫?zé)崴?、支管網(wǎng)總長度約80km，最遠(yuǎn)供熱距離達(dá)20公里。轄區(qū)換熱站共114座，2014-2015采暖期熱力公司覆蓋采暖建筑面積為1000萬m2。

熱網(wǎng)首站運(yùn)行人員依據(jù)熱力公司調(diào)度指令進(jìn)行調(diào)節(jié)，一次網(wǎng)供水溫度由運(yùn)行人員手動(dòng)調(diào)節(jié)抽汽蝶閥開度來控制。

換熱站均建設(shè)有自控系統(tǒng)，換熱站采用PLC控制，熱力數(shù)據(jù)都已上傳到熱網(wǎng)監(jiān)控中心。二次網(wǎng)的供水溫度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，經(jīng)驗(yàn)值是根據(jù)其他熱力公司收資和實(shí)際供暖效果編制而成。

二次網(wǎng)側(cè)樓宇間和用戶間的冷熱不均現(xiàn)象較為普遍，一些處在二網(wǎng)末端的用戶供熱效果不佳，溫度不達(dá)標(biāo)；轄區(qū)內(nèi)的學(xué)校、企事業(yè)機(jī)關(guān)等非常規(guī)用熱單位未進(jìn)行了分時(shí)段調(diào)節(jié)；供熱效果好壞依賴于熱用戶投訴或人工上門測(cè)溫。

未建設(shè)客服、收費(fèi)、能耗分析，生產(chǎn)管理等信息化系統(tǒng)。

2.2互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱技術(shù)方案

智能熱網(wǎng)建設(shè)方案總體路線是以節(jié)能增效為目的，分別在各個(gè)節(jié)能點(diǎn)建設(shè)智能控制子系統(tǒng)，并最終集成為智能化和信息化的熱網(wǎng)控制系統(tǒng)。

（1）智能熱網(wǎng)整體建設(shè)框架：

（2）相應(yīng)整體框架建設(shè)內(nèi)容：

1）熱網(wǎng)智能管控系統(tǒng)：建立4G通訊，配備服務(wù)器，組態(tài)軟件，軟件系統(tǒng)包含熱網(wǎng)收費(fèi)管理系統(tǒng)，熱網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行系統(tǒng)，熱網(wǎng)能耗分析系統(tǒng)，供熱客戶服務(wù)系統(tǒng)，熱網(wǎng)GIS系統(tǒng)，熱網(wǎng)綜合管理系統(tǒng)，熱網(wǎng)水力平衡軟件系統(tǒng)。具體信息化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

2）網(wǎng)源一體化智能調(diào)節(jié)：建設(shè)蓄熱系統(tǒng)，自動(dòng)跟蹤換熱站調(diào)節(jié)變化，維持一網(wǎng)穩(wěn)定，確保供熱質(zhì)量與供熱安全。熱源側(cè)可根據(jù)用戶側(cè)的實(shí)際熱負(fù)荷自動(dòng)調(diào)節(jié)供熱量，實(shí)現(xiàn)供熱精確調(diào)節(jié)。熱源側(cè)建設(shè)多熱源系統(tǒng)，包含太陽能供熱，分布式能源站供熱等，與建立的蓄熱系統(tǒng)配合熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組熱源進(jìn)行熱負(fù)荷調(diào)節(jié)，避免過量供熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)能，如圖5所示。

3）一次網(wǎng)水力智能分析：建立水力分析系統(tǒng)，在一次網(wǎng)管道進(jìn)行技術(shù)改造配合管網(wǎng)水力調(diào)節(jié)。

4）換熱站智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)：增加一站一優(yōu)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)境溫度按需供熱。

5）非常規(guī)熱用戶智能控制：增加平衡閥，以及智能調(diào)節(jié)閥。常規(guī)熱用戶智能調(diào)節(jié)系統(tǒng)：增加可調(diào)流量的智能調(diào)節(jié)閥，或增加平衡閥等。對(duì)熱用戶進(jìn)行節(jié)能改造，解決熱用戶之間的冷熱不均的問題，從而減小整體過量供熱。

6）熱用戶智能溫控系統(tǒng)：用戶安裝室內(nèi)智能溫度計(jì)，大部分實(shí)現(xiàn)分戶熱計(jì)量，如圖8所示。

2.3互聯(lián)網(wǎng)+集中供熱經(jīng)濟(jì)

及社會(huì)效益分析

2015-2016采暖季，對(duì)熱力公司兩個(gè)試點(diǎn)換熱站進(jìn)行了一次管網(wǎng)水力平衡分析、二網(wǎng)加裝了自立式壓差平衡閥、換熱站建設(shè)一站一優(yōu)化曲線、建設(shè)室溫采集系統(tǒng)、非常規(guī)熱用戶安裝溫控閥等技術(shù)改造，同時(shí)信息化系統(tǒng)投入運(yùn)行后，熱力公司工單處理效率大大提高，工作人員工作量大大減小，老百姓辦理業(yè)務(wù)更加方便快捷、投訴率急劇降低。提高了管理水平的同時(shí)，同時(shí)進(jìn)行了節(jié)能評(píng)估，即運(yùn)行一段時(shí)間后，通過能耗分析系統(tǒng)進(jìn)行了節(jié)能情況分析，運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄見表1。

本項(xiàng)目實(shí)施后，通過分析1號(hào)換熱站和2號(hào)換熱站的運(yùn)行參數(shù)，可知在這連續(xù)的10天內(nèi)，平均熱耗修正到去年同期室外溫度條件下，1號(hào)換熱站單位面積耗熱量由原來的0.392GJ/(m2·a)下降到0.318GJ/(m2·a)，2號(hào)換熱站單位面積耗熱量由原來的0.401GJ/(m2·a)下降到0.326 GJ/(m2·a)，單位面積耗熱量分別下降了18.9%和18.7%。

目前只是對(duì)這兩個(gè)換熱站進(jìn)行了互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱的試點(diǎn)改造，如果對(duì)所有換熱站進(jìn)行改造，考慮到換熱站間的不均勻損失不可能完全消除，以及一二次管網(wǎng)的跑冒滴漏等熱損失，節(jié)能量會(huì)小于示范項(xiàng)目數(shù)值。根據(jù)清華大學(xué)《中國建筑節(jié)能年度發(fā)展研究報(bào)告》數(shù)據(jù)，城市集中供熱管網(wǎng)一次網(wǎng)熱損失約5%，換熱站之間不均勻供熱熱損失約3%。因此熱力公司全范圍進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱改造后，單位面積耗熱量可下降約10%。

表1　運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄

按該熱力公司現(xiàn)有接帶的1000萬㎡供熱面積計(jì)算，去年平均供熱能耗0.392GJ/(m2·a)，實(shí)行了互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱改造前熱力公司一個(gè)采暖季總耗熱量392萬GJ，改造后一個(gè)采暖季總耗熱量節(jié)約10%，即節(jié)約熱量39.2萬GJ。按照熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)供熱煤耗40kg/GJ，供熱標(biāo)煤價(jià)535元/t計(jì)算，項(xiàng)目整體每年可節(jié)約標(biāo)煤1.56萬t，項(xiàng)目總節(jié)煤收益約838.8萬元/a。環(huán)保方面，每年CO2可減排4.09萬t，SO2減排374.4t，NOx減排109.2t，粉塵減排1.11萬t。

3　結(jié)語

通過實(shí)施上述一系列技術(shù)改造后，不僅僅提升供熱安全性，還極大的減少過量供熱和冷熱不均現(xiàn)象，改善居民供熱質(zhì)量。通過互聯(lián)網(wǎng)+智能供熱技術(shù)改造，可大大提升熱力公司能耗及生產(chǎn)管理水平。

[1]CJJ34-2010，城鎮(zhèn)供熱管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2]CJJT185-2012，城鎮(zhèn)供熱系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)規(guī)范[S].

[3]李善化,康慧.實(shí)用集中供熱手冊(cè)[M].北京：中國電力出版社,2006.

[4]劉耀浩.空調(diào)與供熱的自動(dòng)化[M].天津：天津大學(xué)出版社,1993.

簡(jiǎn)訊

中國企業(yè)社會(huì)責(zé)任藍(lán)皮書發(fā)布：電力領(lǐng)先南方電網(wǎng)、中國華電等達(dá)五星級(jí)水平

30日，中國社科院課題組在北京發(fā)布的一份報(bào)告顯示，中國的企業(yè)中，電力行業(yè)企業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)較高，近年來新興的互聯(lián)網(wǎng)金融平臺(tái)相對(duì)較差，在企業(yè)社會(huì)責(zé)任管理和信息披露方面亟待加強(qiáng)。

這份報(bào)告名為《企業(yè)社會(huì)責(zé)任藍(lán)皮書（2016）》，課題組構(gòu)建了一套企業(yè)社會(huì)責(zé)任管理現(xiàn)狀和責(zé)任信息披露水平的綜合評(píng)價(jià)體系，從企業(yè)社會(huì)責(zé)任報(bào)告、財(cái)務(wù)報(bào)告、企業(yè)官方網(wǎng)站等公開渠道主動(dòng)披露的責(zé)任信息，對(duì)中國企業(yè)以及房地產(chǎn)等16個(gè)重點(diǎn)行業(yè)的社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。

報(bào)告分析，2016年，中國企業(yè)300強(qiáng)的社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)為35.1分，同比提高0.7分，整體處于起步者階段。這項(xiàng)已連續(xù)開展八年的調(diào)查顯示，中國企業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)持續(xù)增長，但增速呈現(xiàn)進(jìn)一步下降的趨勢(shì)。

中國企業(yè)300強(qiáng)中，南方電網(wǎng)、中國華電、中國移動(dòng)、華為等36家企業(yè)(占12%)的社會(huì)責(zé)任指數(shù)達(dá)五星級(jí)水平，處于卓越者階段;七成的企業(yè)處于三星級(jí)及以下水平，得分低于60分;有137家企業(yè)社會(huì)責(zé)任指數(shù)僅為一星級(jí)、處于旁觀者階段，占比46%，其中，15家企業(yè)得分為0，未披露任何社會(huì)責(zé)任相關(guān)信息。

如果從企業(yè)性質(zhì)來區(qū)分，2016年，國企、民營和外資三類企業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)差異化明顯，國有企業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)得分最高，其中中央企業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)最高，外資企業(yè)其次，民營企業(yè)最低。

這份報(bào)告就重點(diǎn)行業(yè)的社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)選取了16個(gè)社會(huì)關(guān)注度高，對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境影響較大的行業(yè)/領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)分析。

從行業(yè)得分來看，電力行業(yè)社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)得分最高，達(dá)到四星級(jí)水平;特種設(shè)備制造、家電行業(yè)、銀行、石油化工4個(gè)行業(yè)的社會(huì)責(zé)任發(fā)展指數(shù)達(dá)到三星級(jí)水平。

報(bào)告分析，電力行業(yè)與生產(chǎn)生活密切相關(guān)，保障電力穩(wěn)定供應(yīng)，服務(wù)民生是電力企業(yè)義不容辭的責(zé)任。從目前來看，電力行業(yè)一直保持先發(fā)優(yōu)勢(shì)，社會(huì)責(zé)任體系日臻完善，社會(huì)責(zé)任發(fā)展表現(xiàn)卓越，領(lǐng)先于其他行業(yè)。

（摘自“北極星電力網(wǎng)”）

Research and App lication of Internet+Intelligent Central Heating System

FENG Yi-wu，F(xiàn)EIPan-feng
（Huadian Electric Power Research Institute，Hangzhou 310030，China）

Article discusses the present situation of the urban central h eating system.According to the existing problemsin centralheating system,itproposesa set ofsolutions forenergy-saving.Through a specific projectapplication，it describes the realization method and the contents of Internet+Intelligent central heating system，it demonstrates the feasibility and economy of Internet+Intelligentcentralheatingsystem.

Internet+；Intelligentheatingsystem；centralheatingsystem；energysaving

10.3969/J.ISSN.2095-3429.2016.05.018

TU995

B

2095-3429（2016）05-0074-05

馮亦武（1983-），男，湖北黃岡人，碩士，工程師，研究方向：熱力技術(shù)；費(fèi)盼峰（1984-），男，浙江麗水人，碩士，工程師，研究方向：熱力技術(shù)。

2016-03-28

2016-08-22