淺析曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)效益

摘 要：智慧城市是綜合城市發(fā)展規(guī)劃、城市運營管理、城市經(jīng)濟社會發(fā)展、新一代信息技術(shù)應(yīng)用等為一體的城市發(fā)展新模式。在國家“十二五”相關(guān)專項規(guī)劃中，智慧城市建設(shè)工作已列入當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟和社會發(fā)展的重要任務(wù)和目標(biāo)。智慧供熱是智慧城市建設(shè)板塊中的重要組成部分，不僅涉及供熱行業(yè)自身的問題而且也涉及到相關(guān)部門、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的問題。本文在分析曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)效益分析的重要性基礎(chǔ)上，深入探討了曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)投資概況，并具體分析了曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)效益。

關(guān)鍵詞：智慧城市;智慧供熱監(jiān)控平臺;效益分析

一、引言

在國家“十二五”相關(guān)專項規(guī)劃中，智慧城市建設(shè)工作已列入當(dāng)?shù)貒窠?jīng)濟和社會發(fā)展的重要任務(wù)和目標(biāo)。在國家大力推進清潔供熱的要求和提出“互聯(lián)網(wǎng)+供熱”的背景下，信息技術(shù)、自控技術(shù)和電子技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通訊和網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)馁M用也在逐年降低，為建立信息化、數(shù)字化、智能化的供熱平臺提供了良好的基礎(chǔ)條件。智慧供熱是智慧城市建設(shè)板塊中的重要組成部分，不僅涉及供熱行業(yè)自身的問題而且也涉及到相關(guān)部門、產(chǎn)業(yè)、行業(yè)的問題;不僅是技術(shù)層面的問題，而且也是管理層面的問題;不僅是企業(yè)及用戶的問題，也是各級政府在城鎮(zhèn)管理中密切關(guān)注的問題。曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)效益分析的重要性主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）政府職能部門對供熱行業(yè)的需求

2017年底，國家政府十部委聯(lián)合印發(fā)了《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017-2021）》，明確提出： “溫暖過冬、減少霧霾”是重大民生、民心工程。2018年9月，河北省住建廳印發(fā)《河北省供熱監(jiān)管信息平臺建設(shè)實施方案的通知》要求：“2019年10月底之前，需完成與省供熱信息監(jiān)控平臺數(shù)據(jù)對接，以實現(xiàn)全省供熱監(jiān)管信息可視化展示及數(shù)據(jù)聯(lián)動分析”。2018年10月，唐山市住建局燃熱處、信息中心組織召開會議，成立供熱信息化領(lǐng)導(dǎo)小組，部署省供熱監(jiān)管信息平臺數(shù)據(jù)對接工作，高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求的推動本市供熱信息化建設(shè)工作，配合省廳完成全省供熱監(jiān)管信息平臺建設(shè)有關(guān)任務(wù)。

（2）供熱行業(yè)整體技術(shù)升級的需求

當(dāng)前供熱系統(tǒng)大多采用人工調(diào)節(jié)為主的運行方式，運行管理模式不能適應(yīng)大型熱網(wǎng)節(jié)能運行的需求，并且不能保證供熱安全性，出現(xiàn)事故隱患時操作人員難以及時發(fā)現(xiàn)，易造成供熱設(shè)備、供熱系統(tǒng)事故。各熱力站都獨立運行，難以達到供熱系統(tǒng)整體的最佳狀態(tài)，易造成水力失調(diào)和熱力失衡，影響供熱效果，也造成能源的極大浪費。特別是大型集中供熱熱網(wǎng)的管線，由于各熱力站距離遠，線路覆蓋地域范圍大、地形復(fù)雜、水力輸送過程中對平衡調(diào)節(jié)、動態(tài)節(jié)能運行等有很高的要求，人工調(diào)節(jié)、傳統(tǒng)的質(zhì)調(diào)節(jié)模式很難達到節(jié)能運行的要求，導(dǎo)致城市供熱系統(tǒng)效能低、能耗巨大、安全性差，被認為是建筑領(lǐng)域節(jié)能減排的重點。通過建立熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)的實時運行參數(shù)傳輸平臺、智能分析平臺、遠程監(jiān)控平臺，實現(xiàn)基于自動控制、自動節(jié)能調(diào)節(jié)運行的智慧供熱技術(shù)方案，是城市大型熱網(wǎng)技術(shù)升級、節(jié)能運行、提高效益的方向。目標(biāo)是實現(xiàn)城市大型熱網(wǎng)的“均衡輸送、按需供熱”。

（3）曹妃甸熱力節(jié)能降耗的需求

以曹妃甸熱力為例，2017-2018采暖季的購熱費用約2000萬元，熱價為29.7元/GJ，則采暖季耗熱量約67萬GJ。結(jié)合6個居建小區(qū)換熱站熱量表數(shù)據(jù)，分析得出居建平均單耗約為0.33GJ/m2·a，公建平均單耗約為0.46GJ/m2·a，耗熱量明顯偏高。通過智慧供熱技術(shù)的研究及應(yīng)用，在保證室內(nèi)溫度達標(biāo)的前提下，最大限度節(jié)省熱量降低運行成本，給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟效益。

二、曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)投資概況

根據(jù)曹妃甸熱力有限公司資金狀況及發(fā)展規(guī)劃，本項目分期實施。本項目的總投資預(yù)算為1230萬元。根據(jù)曹妃甸熱力有限公司與省廳平臺對接的迫切需求，建議本項目按照第一期“企業(yè)級智慧供熱系統(tǒng)的建設(shè)”和第二期“集團級智慧供熱平臺的建設(shè)”兩部分進行實施。

第一期項目建設(shè)總投資預(yù)算890萬元，主要包括：

（1）企業(yè)級智慧供熱監(jiān)控平臺429萬元

（2）換熱站自控系統(tǒng)升級改造443萬元

（3）室溫采集系統(tǒng)18萬元

第二期項目建設(shè)總投資預(yù)算340萬元，主要包括：

（1）集團級智慧供熱監(jiān)控平臺 182萬元

（2）二網(wǎng)智能平衡系統(tǒng)158萬元

三、曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)效益分析

本項目的效益主要體現(xiàn)在經(jīng)濟效益、管理效益和社會效益三個方面：

（1）經(jīng)濟效益分析

1.節(jié)省熱費分析

第一，居住建筑的節(jié)能量分析。

1）2017-2018采暖季天數(shù)：140d;

2）2017-2018采暖季室外平均溫度：0℃;

3）室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度：22℃ ;設(shè)計規(guī)范的要求為18℃，實際室溫在22℃左右時，室內(nèi)熱舒適度較好。

曹妃甸熱力供熱范圍內(nèi)共有6個住宅小區(qū)，2017-2018采暖季的總供熱面積為51萬m2，室內(nèi)平均溫度為24℃左右（人工入戶測溫數(shù)據(jù)統(tǒng)計），原始基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計見下表：

其中，耗熱量數(shù)據(jù)的采集來源于換熱站內(nèi)的超聲波熱量表，該耗熱量包括建筑耗熱量+二次管網(wǎng)的熱量損失（一般考慮熱損為8%）。一般情況下，建筑面積與采暖面積之間存在如下的關(guān)系：建筑面積=采暖面積×1.33，得出單位建筑面積的耗熱量如下表：

2017-2018年采暖季，曹妃甸室內(nèi)平均溫度為24℃，如果折算到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度22℃，則單位建筑面積的耗熱量為0.33GJ/m2·a。

以唐山市熱力總公司供熱區(qū)域內(nèi)2017-2018供暖季的建筑能耗指標(biāo)為參考，唐山熱力相同年代建筑小區(qū)的室內(nèi)平均溫度為22℃，平均單耗0.3 GJ/m2·a。將兩熱力公司的單耗均折算到室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)溫度22℃，唐山熱力居建的單耗為0.30 GJ/m2·a，曹妃甸熱力居建的單耗為0.33 GJ/m2·a。后者的單耗明顯偏高，主要原因：供熱企業(yè)缺少合理的調(diào)控策略和精準(zhǔn)的自控設(shè)備，熱力和水力失調(diào)嚴(yán)重，換熱站之間、用熱戶之間的冷熱不均。通常情況下，供熱企業(yè)為滿足最不利環(huán)路用戶的供暖需求，采用大流量、小溫差的運行模式，以保證末端用戶的水力工況。因此，經(jīng)常出現(xiàn)前端過熱開窗、后端溫度勉強達標(biāo)的情況，造成近端過供，熱量浪費。另外，未能全面實行熱計量收費，用戶缺乏自主調(diào)控意識。如果下一步能夠?qū)崿F(xiàn)二網(wǎng)智能平衡系統(tǒng)，則居住建筑部分的節(jié)能率至少為9.1%。

第二，公共建筑的節(jié)能量分析。

2017-2018采暖季，曹妃甸熱力的購熱費用約為2000萬元，熱價按29.7元/GJ計算，則采暖季的總熱耗為67萬GJ，其中居建和公建的耗熱量分別為25萬GJ和42萬GJ。公建的供熱建筑面積為92萬m2，則耗熱量為0.46GJ/m2·a。

曹妃甸區(qū)域（E118.39，N39.13）與天津市區(qū)的經(jīng)緯度接近（E117.2，N39.13），歷年采暖季的室外平均溫度（-1～0℃）也基本相同。因此，考慮與天津市某公建群的能耗進行對比。該建筑群的建筑年代為2006年左右，按建筑功能可分為辦公樓、實驗廠房等，總供熱面積為16萬m2。2017-2018采暖季，該區(qū)域建筑白天室內(nèi)平均溫度為18-20℃，室外平均溫度為-1℃。公建換熱站的運行模式為白天正常供熱，夜間開啟低溫運行+防凍保護模式，保證室內(nèi)溫度不低于10℃。2017-2018采暖季的運行數(shù)據(jù)表明，該區(qū)域的耗熱量為30.18 W/m2，按140d計算，則該建筑群的耗熱量為0.37 GJ/m2·a，相比曹妃甸的公建耗熱量0.46GJ/m2·a減少了0.09GJ/m2·a。

通過上述分析可知，曹妃甸熱力供熱范圍內(nèi)公建的耗熱量偏高，主要原因是因為公建的換熱站多為熱用戶自管站，熱力公司無法對換熱站進行調(diào)控，且不能實現(xiàn)計量收費，因此造成用戶肆意浪費熱量。如果下一步熱力公司收回用戶自管站的管控權(quán)，實現(xiàn)節(jié)能調(diào)控，則公建部分的節(jié)能率為19.6%。

第三，居建和公建節(jié)省熱費估算。

本項中通過智慧供熱平臺的研發(fā)和應(yīng)用，以達到均衡輸送、按需供熱的目的。在保證室內(nèi)溫度達標(biāo)的前提下，居建部分節(jié)省熱量0.03GJ/m2，公建部分節(jié)省熱量0.09 GJ/m2，則整個采暖季（140d）可節(jié)省熱費306.51萬元，詳細的統(tǒng)計結(jié)果詳見下表：

2.節(jié)省人員費用分析

曹妃甸熱力現(xiàn)有運行和調(diào)度人員68人，智慧供熱系統(tǒng)投入使用后，智能化、信息化水平將大幅提高，在原有的供熱規(guī)模下，可對運行人員進行重新編排和調(diào)整，具體配置可參考如下：

第一，主管：1人，負責(zé)整體生產(chǎn)運行的工作安排與指導(dǎo);

第二，調(diào)度：3班，2人/班，共6人，在監(jiān)控中心負責(zé)整網(wǎng)調(diào)度工作;

第三，客服：3班，2人/班，共6人，在客服中心負責(zé)工單派發(fā);

第四哦，巡站：3班，2人/班，共6人，負責(zé)管網(wǎng)、管站、換熱站巡查工作;

第五，換熱站維修：2班，4人/班，共8人，負責(zé)換熱站內(nèi)儀器儀表一般故障的維修，重大故障由維保廠家或?qū)I(yè)人員進行維修（在收回47個換熱站調(diào)控權(quán)的情況下，配置8人）;

第六，二網(wǎng)維修：2班，13人/班，共26人;6個居建小區(qū)，建設(shè)維護點1個，每班有1人值班，負責(zé)維修調(diào)度;6個小區(qū)劃分成6個小組，每組2人，接到工單后進行維修，不負責(zé)入戶。

按照上述人員的編排，共計需要53人，較往年較少15人。按河北省統(tǒng)計局官方數(shù)據(jù)，2017年唐山市城鎮(zhèn)非私營單位就業(yè)人員年平均工資64627元，則年節(jié)省人工費用96.94萬元。

3.投資回收期分析

本項目一期和二期的總投資為1230萬元，每年可節(jié)省費用403.45萬元（節(jié)省熱費306.51萬元+節(jié)省人工費用96.94萬元），則靜態(tài)投資回收期約為3年。

（2）管理效益分析

項目實施后能及時展示曹妃甸熱力公司的供熱狀況，實現(xiàn)河北省內(nèi)以及全國范圍內(nèi)熱力公司的橫向比較，并及時反映供熱過程中存在的問題并精準(zhǔn)定位問題所在，為上級領(lǐng)導(dǎo)的決策提供輔助依據(jù)，節(jié)約管理成本。

（3）社會效益分析

供熱是北方城市居民生存和發(fā)展的必要條件，也是城市功能正常運轉(zhuǎn)的基本保障。隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，人們對于供熱的要求也由以往的“溫飽型”邁向“小康型”，不在滿足于 “不冷”的供熱標(biāo)準(zhǔn)，而需要更加穩(wěn)定、安全、舒適的用熱條件。本智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)能是曹妃甸熱力供熱能源結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化合理，大幅提高能源保障水平，起到維護社會穩(wěn)定、促進社會經(jīng)濟發(fā)展的作用。能源結(jié)構(gòu)調(diào)整完成后供熱耗熱量大幅減少，是熱源電廠的污染物排放較少，同時減輕了城市交通運輸?shù)膲毫?，降低噪聲污染，為居民營造和諧、文明、優(yōu)美的生活環(huán)境創(chuàng)造了良好條件。同時提高了曹妃甸熱力供熱系統(tǒng)的安全保障度，能夠有效減低事故的發(fā)生率。

綜上所述，曹妃甸熱力智慧供熱監(jiān)控平臺建設(shè)不僅是重大民生、民心工程，也創(chuàng)造出良好的經(jīng)濟效益、管理效益和社會效益。此項目的實施必將使曹妃甸熱力的核心競爭力得到大幅提高，為企業(yè)的發(fā)展提供強大助力。

參考文獻

[1]于鵬，張恒，李剛.城市發(fā)展監(jiān)控平臺在智慧城市建設(shè)中的作用[A].2018城市發(fā)展與規(guī)劃論文集[C]，2018