城市集中供熱智能化與智能熱網(wǎng)的構建路徑探討

畢劉洋

摘要：城市供熱是一項十分重要的民生工程，關系人民生活品質。但隨著近年城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市供熱系統(tǒng)面臨的問題越來越多，傳統(tǒng)的供熱方式已經不能滿足城市的發(fā)展需求，而且能源利用率不高、造成資源的大量浪費?，F(xiàn)就如何做好現(xiàn)代城市供熱服務已成為當前不可回避的問題，本文就現(xiàn)階段城市供熱存在的問題做出分析，合理利用科學技術實行節(jié)能措施，保證城市供熱的高效性、可靠性。

關鍵詞：集中供熱；智能熱網(wǎng)；提質增效

1引言

現(xiàn)階段，城市智能供熱系統(tǒng)得到了初步發(fā)展，但是仍然存在與城市發(fā)展不匹配的問題，此外，各供熱換熱站在配套管理上也出現(xiàn)參差不齊的現(xiàn)象，引發(fā)了一系列供熱不均、不到位的問題。研究城市供熱網(wǎng)智能化是未來該系統(tǒng)一個發(fā)展方向，本文就對近年的供熱系統(tǒng)設計經驗進行總結，提出一些新的節(jié)能措施，希望能夠改善當前城市供熱面臨的棘手問題并得以探討。

2集中供熱存在的問題與熱網(wǎng)智能化的必要性

隨著熱用戶的逐年增長，管網(wǎng)長度及供熱半徑日益增加，并為滿足供需平衡，如何管理好這些聯(lián)網(wǎng)運行的供熱系統(tǒng)，簡單的監(jiān)測管理已經不能滿足現(xiàn)階段實情。下面就城市集中供熱面臨的問題梳理為如下幾點：（1）熱網(wǎng)輸送能力受限。隨著城市發(fā)展，用戶增加，管網(wǎng)能力不足、供熱不足，管道陳舊破損、熱量損失增大、用戶近熱遠冷；（2）熱源普遍不足。熱源的建設得不到統(tǒng)一規(guī)劃，跟不上城市建設發(fā)展；（3）供熱計量形式化。供熱效果不均、不能自主供熱，依然按面積收費，不能分室調控，造成能源浪費、收費不均。（4）參數(shù)測量單一。對運行工況不能做出快速、準確的分析判斷；（5）系統(tǒng)工況失調，造成用戶冷熱不均，熱用戶盲目放水，造成管網(wǎng)補水量大；（6）非最佳工況運行。供、需不匹配；設備選型預留量大、及站房耗能大等。

故當前形勢下，實現(xiàn)城市供熱網(wǎng)的智能化十分必要。

一是環(huán)境政策要求，隨著能源結構的調整與環(huán)境保護政策的出臺，霧霾等氣候污染急需整治，燃煤小鍋爐房已相繼面臨關?；蛘{峰，燃煤電廠也逐步面臨以熱定電的運行方式，能源利用的逐步減少已成為必然趨勢，傳統(tǒng)的能源利用逐步萎縮，故提高現(xiàn)有能源的利用率是供熱行業(yè)普遍探討的問題，供熱的智能化以提高能源利用率是尋找生存機會的唯一道路。

二是隨著供熱規(guī)模的不斷增大，城市供熱必然要面臨以下幾個方面的挑戰(zhàn)：（1）為了保護大氣環(huán)境，由于煤炭資源的緊張，清潔能源對以煤炭為燃料的熱電聯(lián)產和區(qū)域鍋爐房是個挑戰(zhàn)。（2）由于缺乏完善的長期供熱規(guī)劃、規(guī)劃往往滯后于城市經濟發(fā)展的目標，造成供熱熱源的建設滯后于供熱需求的發(fā)展，未來必將面臨嚴重的供熱不足問題。（3）由于供熱面積擴大，供熱設施增加，熱力公司必將面臨極大的熱網(wǎng)運行管理上的壓力；同時由于熱源的建設投資巨大，熱力公司也必將面臨資金上的巨大壓力。（4）當前集中供熱自動化水平和運行操作管理水平有待提高，很多熱力公司由于供熱的季節(jié)性，使用很多季節(jié)性運行人員，季節(jié)工的不穩(wěn)定性和知識經驗的欠缺，給熱網(wǎng)運行安全性和穩(wěn)定性造成隱患。（5）隨著管道運行年限的逐年增加，供熱管網(wǎng)也必然要面臨更多的泄漏、爆管等帶來的安全挑戰(zhàn)。因此，為及時滿足未來用戶供熱需求，最好的辦法就是升級完善上位監(jiān)控中心建設，建設熱網(wǎng)運行調度管理系統(tǒng)，并以熱網(wǎng)運行調度管理系統(tǒng)為基礎，構建能耗管理平臺。從而提高熱網(wǎng)運行管理水平，挖掘供熱潛能，降低現(xiàn)有系統(tǒng)的運行能耗，并通過實時監(jiān)視，提早發(fā)現(xiàn)熱網(wǎng)可能存在的安全隱患。

3城市供熱系統(tǒng)的節(jié)能措施

集中供熱系統(tǒng)節(jié)能主要有兩方面：一是建筑本身節(jié)能，二是集中供熱系統(tǒng)節(jié)能。建筑本身節(jié)能是通過節(jié)能建筑或對既有建筑進行節(jié)能改造，降低建筑物本身能耗實現(xiàn)的，是供熱系統(tǒng)節(jié)能的根源；供熱系統(tǒng)節(jié)能則是通過應用新技術、新工藝，依靠技術進步實現(xiàn)節(jié)能挖潛；熱網(wǎng)智能化監(jiān)控管理系統(tǒng)則是橋梁，利用物聯(lián)網(wǎng)將熱源、熱網(wǎng)、換熱站、熱量表、溫控裝置等各種供熱設施連接在一起，實現(xiàn)用戶與熱網(wǎng)互動，隨時進行信息交換、自動控制、分時分區(qū)和遠程監(jiān)控，使居民享受智能電網(wǎng)一樣享受到智能熱網(wǎng)帶來的舒適生活。本文主要介紹供熱系統(tǒng)節(jié)能。主要有以下三個方面：

（1）供熱熱源節(jié)能技術

供熱系統(tǒng)熱源廠是輸送熱量的源頭，火力發(fā)電廠部分凝氣機組改供熱，可以節(jié)約能源替代城市小鍋爐，對熱電聯(lián)產企業(yè)則要實施內部挖潛，采用低真空供熱改造、選用節(jié)能設備，多熱源聯(lián)網(wǎng)保障運行，實現(xiàn)集中供熱管網(wǎng)為節(jié)能網(wǎng)、安全網(wǎng)。主要方式有汽輪機組低真空供熱利用、熱電機組與熱水鍋爐聯(lián)合供熱、汽動泵技術、混水供熱。

（2）熱網(wǎng)節(jié)能技術

集中供熱管網(wǎng)系統(tǒng)中一、二級管網(wǎng)能耗為熱量、電量、水量，占總成本的60%-80%。管網(wǎng)是供熱系統(tǒng)中較薄弱的環(huán)節(jié)，因此把供熱管網(wǎng)建設好、解決好水力失調、節(jié)約管網(wǎng)的無謂能耗，才能更好的落實供熱的安全運行和節(jié)能?？茖W控制、合理調節(jié)、均衡供熱，運用現(xiàn)代化管理方法，是供熱企業(yè)熱網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)能運行的當務之急。主要方式有分布式變頻、管網(wǎng)優(yōu)化與減阻。

4城市供熱網(wǎng)的智能化控制

按照理論解釋，智能化控制管理的主要目的就是在運動過程中保持熱量的收支平衡。它是指各換熱站和各個熱源提供的熱量在1個周期內保持總體平衡。理論上，能量是平衡的，但是在實際的過程中，存在熱量轉換的損耗，因此，在熱交換的過程需要及時的適量的補充熱量，才能保證熱網(wǎng)的供熱系統(tǒng)的溫度恒定。

智能化控制方式主要有如下幾點：

（1）氣候補償。通過調節(jié)換熱站二次間接供水的溫度來降低換熱站供給的熱量，這樣不僅可顯著降低投入成本，還可使用戶的舒適度在接受供熱過程中得到提高，是城市供熱智能化控制中最常見的方式。氣候補償?shù)墓徇^程中最好的操作方法是先建立室外溫度和二次供熱溫度對應曲線，再根據(jù)實際情況在換熱站的轉換中進行具體調整。

（2）無人值守操作。通過在換熱站內安裝自控設備來自動調節(jié)補水、水溫、故障檢查等作業(yè)，取締了人員值班管理，是智能化控制和管理的第二種常見模式。該操作模式具有較多優(yōu)勢，如減少了人力資源的使用成本，降低了實際操作的工作強度，增加了供熱網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，還加強了整個系統(tǒng)的可靠性和精確性。

（3）換熱站控制。對換熱站的控制主要包括控制高溫水流量溫度、調節(jié)二次供水溫度及對換熱器進行管理等。換熱站作為整個城市供熱系統(tǒng)的核心環(huán)節(jié)，其主要作用是使電廠提供的高溫熱水降低熱量轉變成用戶直接可使用的二次中、低溫水。

5結語

智能化是未來城市供熱系統(tǒng)的發(fā)展方向。隨著科學技術的進步，自動化元件的引入，實現(xiàn)精準可靠的控制不再是夢寐以求的，將逐步落實到實際工作中去。技術的革新將推動城市供熱系統(tǒng)智能化的進步，也必將為人民創(chuàng)造更加舒適的生活環(huán)境，推動未來社會經濟的發(fā)展。

參考文獻：

[1]國海龍，白焰，周淑一.基于FDCS技術的城市智能熱網(wǎng)控制系統(tǒng)應用設計與功能研究[J].化工自動化及儀表，2013，40（6）：710.

[2]郝維來，金磊.城鎮(zhèn)智能熱網(wǎng)的監(jiān)控系統(tǒng)[J].機械制造與自動化，2012，41（3）：174.

[3]徐軍.濟南熱力有限公司“智能熱網(wǎng)”系統(tǒng)建設與發(fā)展方案[J].區(qū)域供熱，2013（5）：85.

[4]葉運旺.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)在集中供熱中的設計與應用[J].區(qū)域供熱2013（3）：77.