智慧供熱引領(lǐng)供熱行業(yè)發(fā)展新方向

本刊記者 陳向國(guó)

智慧供熱是提升供熱質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗減排的重要途徑。在供熱企業(yè)積極探索前行下，我國(guó)智慧供熱已經(jīng)取得明顯成效。智慧供熱要取得進(jìn)一步發(fā)展，還需要破除現(xiàn)存的、在推進(jìn)過程中出現(xiàn)的新老問題；需要企業(yè)勇于開拓，善于實(shí)踐；需要政府更有效地政策環(huán)境支持。本刊記者采訪了北京熱力集團(tuán)研發(fā)中心副主任、高級(jí)工程師李仲博，智慧供熱技術(shù)服務(wù)公司河北工大科雅能源科技有限公司教授、董事長(zhǎng)齊承英，北京碩人時(shí)代科技股份有限公司市場(chǎng)總監(jiān)何樂，深入了解企業(yè)在智慧供熱方面卓有成效的實(shí)踐，為供熱行業(yè)發(fā)展探明路徑、找到方向、積累經(jīng)驗(yàn)。齊承英表示，從城市供熱系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和要求看，無論是發(fā)展多熱源聯(lián)網(wǎng)的大型城市供熱系統(tǒng)，還是發(fā)展清潔能源分布式供熱系統(tǒng)，人工經(jīng)驗(yàn)管理、粗放調(diào)節(jié)的模式，都不適應(yīng)發(fā)展要求。推進(jìn)智慧供熱有重要實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，也是供熱行業(yè)發(fā)展的必然方向。

智慧供熱是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供熱的重要手段

記者：在國(guó)家清潔供熱政策要求下我國(guó)城市集中供熱的發(fā)展方向？

齊承英：在清潔供熱政策的推進(jìn)要求下，城市集中供熱系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)有兩個(gè)方向：一是建設(shè)基于大型熱電聯(lián)產(chǎn)的城市供熱系統(tǒng)，目標(biāo)是建立多熱源聯(lián)網(wǎng)、長(zhǎng)距離輸送、覆蓋全城市環(huán)形管網(wǎng)、清潔能源調(diào)峰的大型城市供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“城市供熱一張網(wǎng)”“多熱源聯(lián)網(wǎng)”的城市供熱大型管網(wǎng)；二是發(fā)展基于中小型燃?xì)忮仩t、電熱鍋爐、熱泵等的分布式供熱系統(tǒng)，采用優(yōu)質(zhì)清潔能源分布式供熱。對(duì)于多熱源聯(lián)網(wǎng)大型城市管網(wǎng)系統(tǒng)，人工調(diào)節(jié)調(diào)控?zé)o法適應(yīng)源、網(wǎng)優(yōu)化調(diào)控的要求，需要發(fā)展信息化、自動(dòng)化、智能化的大型調(diào)控指揮系統(tǒng)，需要精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)，采用基于人工智能分析的專家系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)控，保障供熱安全，保證運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性。分布式供熱系統(tǒng)更是需要精準(zhǔn)供熱調(diào)控，實(shí)現(xiàn)“精準(zhǔn)供熱”“按需供熱”，以實(shí)現(xiàn)最大節(jié)能效果，保障高品質(zhì)清潔能源供熱的經(jīng)濟(jì)性。

記者：請(qǐng)結(jié)合集中供熱談?wù)勗撊绾伪Ｕ锨鍧嵐岬男Ч?shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供熱？

何樂：供熱是基本的民生工程，讓老百姓溫暖過冬是黨和政府關(guān)心和極力保證的重要目標(biāo)。在全民努力進(jìn)入小康社會(huì)的背景下，2020年的疫情和持續(xù)的低溫凸顯了室內(nèi)環(huán)境的重要性，也給熱力公司提出了新的挑戰(zhàn)。在滿足老百姓的用熱要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)能源的節(jié)約，而利用先進(jìn)的自動(dòng)化、智慧化手段實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)供熱已經(jīng)成為行業(yè)的共識(shí)。

記者：從具體操作層面該如何推進(jìn)智慧供熱？

李仲博：推進(jìn)智慧供熱要針對(duì)傳統(tǒng)供熱方式存在的問題采取措施。首先要明確傳統(tǒng)供熱的弊端。中國(guó)北方城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)模龐大，設(shè)備設(shè)施狀況復(fù)雜， 主要有兩大難點(diǎn)問題，一是供暖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、熱力水力工況不平衡，造成用戶室溫偏差大；二是熱能生產(chǎn)、傳輸、轉(zhuǎn)換、使用過程中，多層級(jí)（熱源側(cè)、一次網(wǎng)、二次網(wǎng)等）熱惰性、調(diào)控不到位導(dǎo)致的供需間在調(diào)控與響應(yīng)上的不滿足。因此,推進(jìn)智慧供熱就是要解決傳統(tǒng)供熱中存在的問題。

技術(shù)是大力推進(jìn)智慧供熱的強(qiáng)力保障

記者：在智慧供熱方面都采用了哪些技術(shù)？

李仲博：北京熱力集團(tuán)總供熱面積5.06億平方米。其中北京市域內(nèi)供熱面積約3.37億平方米，約占北京供熱面積37%；京外供熱面積1.68億平方米，包括山西大同、河北廊坊、涿州、湖北潛江、內(nèi)蒙古烏蘭察布、吉林撫松等，因此在智慧供熱領(lǐng)域進(jìn)行了四點(diǎn)實(shí)踐。一是自主研發(fā)和推廣了二次系統(tǒng)按需精準(zhǔn)供熱技術(shù)解決了用戶側(cè)供熱不均衡、響應(yīng)速率慢的問題，實(shí)現(xiàn)了以用戶用熱需求為導(dǎo)向的按需精準(zhǔn)供熱，關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，核心技術(shù)經(jīng)吸收消化實(shí)現(xiàn)了自主可控。二是在國(guó)內(nèi)供熱行業(yè)首次應(yīng)用北斗定位技術(shù)，從工程建設(shè)開始，利用北斗定位實(shí)現(xiàn)城市供熱管網(wǎng)關(guān)鍵信息全程可追可溯，實(shí)現(xiàn)供熱基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化、可視化，提升安全保障度，助力北京智慧城市建設(shè)。三是利用機(jī)器人、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐步推進(jìn)城市熱網(wǎng)態(tài)勢(shì)感知建設(shè)，研發(fā)了管溝巡檢機(jī)器人、引入了無人機(jī)進(jìn)行地下管網(wǎng)巡檢，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)溫度、濕度傳感器、內(nèi)置光纖監(jiān)測(cè)保溫管新等產(chǎn)品，逐步增加城市熱網(wǎng)中的“眼睛”，讓地下管網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)更可感知，巡檢運(yùn)行更便捷。四是建設(shè)了城市熱網(wǎng)智能調(diào)度運(yùn)行體系。北京熱力擁有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的億平米級(jí)別城市熱網(wǎng)智能調(diào)度系統(tǒng)。通過項(xiàng)目運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)合理利用能源，降低供熱成本；建立供熱保障響應(yīng)機(jī)制和熱、電、氣的聯(lián)調(diào)機(jī)制，加強(qiáng)供熱管網(wǎng)的應(yīng)急保障能力；制定熱計(jì)量方式下城市熱網(wǎng)的精細(xì)化調(diào)節(jié)和運(yùn)行策略；通過信息技術(shù)和通訊手段，建立可靠的熱網(wǎng)智能調(diào)度體系，保障多熱源大型供熱系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度管理。

記者：在具體項(xiàng)目中智慧供熱的效果如何？

李仲博：北京熱力集團(tuán)承擔(dān)了國(guó)家科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目《基于大數(shù)據(jù)的北方城鎮(zhèn)按需供熱精準(zhǔn)調(diào)控技術(shù)研究與示范》，在供暖面積約13.5萬平方米的頂秀金石小區(qū)做了示范項(xiàng)目。改造前這個(gè)小區(qū)的平均室溫低于20℃的占11.3%，高于24℃的占52.1%，室內(nèi)冷熱不均現(xiàn)象明顯，尤其是熱力站近端與遠(yuǎn)端的樓內(nèi)室溫差別明顯，用戶自主調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度時(shí)容易導(dǎo)致樓內(nèi)水力失衡，調(diào)控難度大。改造后2019～2020年采暖季與2018～2019年采暖季相比，室溫均衡度提升53.4%，室溫控制精度由±4℃將至±1℃，工單投訴量降31%，熱單耗降8%，電單耗降26%，成本費(fèi)用降29.36萬元。

供熱質(zhì)量是對(duì)智慧供熱最好的肯定

全面實(shí)現(xiàn)智慧供熱尚存多方待解困難

記者：一枝獨(dú)秀不是春，百花齊放春滿園。除北京外，請(qǐng)談?wù)勚腔酃嵩谄渌貐^(qū)的建設(shè)及成效。

齊承英：工大科雅承擔(dān)的唐山曹妃甸熱力智慧供熱升級(jí)改造項(xiàng)目，于2019～2020年供暖季投入運(yùn)行，采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的工大科雅智慧供熱全面解決方案，完成了全部熱力站自控系統(tǒng)升級(jí)改造，運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，基于熱用戶舒適室溫為目標(biāo)的反饋調(diào)控策略，對(duì)熱源、熱力站以及熱網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化控制，實(shí)現(xiàn)顯著節(jié)能效果。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，2019～2020年采暖季與2018～2019年采暖季相比，在供熱面積增加10.8%、因疫情導(dǎo)致供熱延長(zhǎng)31天的情況下，曹妃甸熱力全網(wǎng)耗熱量整體下降了7.9%，節(jié)省熱量超過6.3萬吉焦，折算節(jié)約標(biāo)煤2100余噸，二氧化碳減排量超過5300噸，二氧化硫減排量約43噸，煙塵減排量約22噸。2020年曹妃甸熱力及政府主管部門采納了我公司制作的《曹妃甸熱力供熱運(yùn)行報(bào)告》中提出的建議，進(jìn)一步實(shí)施了二級(jí)網(wǎng)智能平衡改造并建設(shè)了曹妃甸區(qū)域的智慧供熱監(jiān)管平臺(tái)，與唐山市城市級(jí)供熱智能監(jiān)管平臺(tái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，并上傳至河北省升級(jí)供熱智能監(jiān)管平臺(tái)，形成“省-市-區(qū)-企業(yè)”四級(jí)聯(lián)動(dòng)、三級(jí)監(jiān)管、企業(yè)智能優(yōu)化調(diào)控的供熱信息化、智能化管控體系，成為供熱行業(yè)技術(shù)升級(jí)的示范項(xiàng)目。

何樂：碩人時(shí)代2020年與承德熱力合作建立“啟智”智慧供熱平臺(tái)，依據(jù)“熱量進(jìn)度一致”的創(chuàng)新平衡理念，吸取了大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、專家經(jīng)驗(yàn)等先進(jìn)技術(shù)，為超大型集中供熱企業(yè)進(jìn)一步節(jié)能8%以上。碩人時(shí)代致力于供熱企業(yè)的智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)，近兩年為客戶安裝了10萬只室溫采集器，實(shí)時(shí)了解用戶供熱情況，結(jié)合AI人工智能算法實(shí)現(xiàn)以供熱室溫為目的的調(diào)控。

記者：全面實(shí)現(xiàn)慧供熱還存在哪些困難？

李仲博：主要存在兩方面困難。一是能源大數(shù)據(jù)互聯(lián)互通有待提升。熱力企業(yè)的數(shù)據(jù)架構(gòu)較為復(fù)雜，涉及熱源、熱網(wǎng)及千家萬戶的熱用戶，及生產(chǎn)、銷售、服務(wù)各方面。目前對(duì)內(nèi)還存在著北京熱力各子系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)維度、數(shù)據(jù)異構(gòu)等現(xiàn)象；對(duì)外與規(guī)劃、住建、環(huán)保等政府部門，水、電、氣等其它行業(yè)都存在基礎(chǔ)信息共享交互的難題。二是智慧供熱投資較大。北方城鎮(zhèn)供熱是帶福利色彩的市政公用事業(yè)，企業(yè)利潤(rùn)率很低，而智慧供熱的各類設(shè)備硬件、軟件系統(tǒng)建設(shè)需要大量投資。目前智慧供熱技術(shù)經(jīng)濟(jì)性正在改善，但回收期多數(shù)都在5～8年，需要拓展融資渠道，獲得政府資金支持。

記者：需要哪些方面的支持？有什么建議？

齊承英：城市供熱系統(tǒng)是重要的城市基礎(chǔ)設(shè)施，是涉及民生服務(wù)的重要發(fā)面，運(yùn)營(yíng)模式是政府部門授權(quán)“特許經(jīng)營(yíng)”，因此行業(yè)發(fā)展需要政府相關(guān)政策的支持，智慧供熱的發(fā)展也應(yīng)該是由政府主管部門進(jìn)行區(qū)域發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)、政策促進(jìn)，才能獲得更快、更好地發(fā)展，才能避免走彎路、避免重復(fù)建設(shè)的浪費(fèi)。

李仲博：在這里主要對(duì)政府提四方面的建議。一是建議政府將智慧供熱建設(shè)納入老舊小區(qū)綜合整治范圍內(nèi)。二是建議政府繼續(xù)加大可再生能源供熱的政策支持力度，推進(jìn)多能耦合、低碳供熱。三是建議政府盡快理順熱和電之間的關(guān)系，讓供熱企業(yè)能享受到電能供熱的各項(xiàng)鼓勵(lì)政策，改善空氣源、熱泵供熱和綠電儲(chǔ)熱技術(shù)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，并建立綜合控制策略智能化調(diào)控平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)熱、電協(xié)同響應(yīng)。四是建議政府建立相關(guān)機(jī)制，推進(jìn)統(tǒng)一的集中供熱運(yùn)行管控、客服平臺(tái)，在供熱行業(yè)進(jìn)行復(fù)制推廣，整合資源，避免重復(fù)性投資，發(fā)揮規(guī)模效益，推進(jìn)整體水平提升。

抓住智慧供熱發(fā)展機(jī)遇企業(yè)大有可為

記者：全面推進(jìn)智慧供熱企業(yè)該如何行動(dòng)？

齊承英：供熱企業(yè)目前分地區(qū)而治、天然壟斷的發(fā)展模式在政府基于清潔供熱和供熱保障能力考慮下會(huì)進(jìn)行供熱特許經(jīng)營(yíng)政策調(diào)整；具備技術(shù)、人員、成本、資金等優(yōu)勢(shì)的企業(yè)會(huì)快速發(fā)展，形成跨區(qū)域的熱力集團(tuán)；在清潔供熱能源成本上升的壓力下，供熱系統(tǒng)運(yùn)行管理方式將由“經(jīng)驗(yàn)調(diào)節(jié)、看天燒火、勞動(dòng)密集”向“信息化、數(shù)據(jù)化、智能化”發(fā)展。因此，供熱企業(yè)要抓住時(shí)機(jī)和機(jī)遇，全面升級(jí)改造的頂層設(shè)計(jì)、整體規(guī)劃、分步實(shí)施，切忌孤立地建設(shè)某個(gè)階段的信息化、自動(dòng)化系統(tǒng)，形成信息孤島，應(yīng)統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計(jì)智慧供熱監(jiān)控軟件平臺(tái)。軟件平臺(tái)應(yīng)覆蓋“源、網(wǎng)、站、荷、儲(chǔ)”，內(nèi)置大數(shù)據(jù)回歸分析和人工智能專家系統(tǒng)，熱力站自控系統(tǒng)、二級(jí)網(wǎng)智能平衡系統(tǒng)、熱用戶室溫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)均不能割裂采集、傳輸、存儲(chǔ)，不能再形成孤立的數(shù)據(jù)庫?，F(xiàn)有的孤立數(shù)據(jù)系統(tǒng)應(yīng)盡快進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一整合，形成完整的智慧供熱數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，并形成“源、網(wǎng)、站、荷、儲(chǔ)”的智能分析、聯(lián)動(dòng)調(diào)度、優(yōu)化調(diào)控系統(tǒng)。

此外，大型熱力企業(yè)應(yīng)與智慧供熱技術(shù)服務(wù)單位共同進(jìn)行人員培訓(xùn)、日常運(yùn)行交互，提高智慧供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理水平；中小熱力企業(yè)因?yàn)槿狈Ω咚饺瞬牛梢蕴接懪c專業(yè)化的智慧供熱技術(shù)服務(wù)單位建立合作模式，包括數(shù)據(jù)托管、運(yùn)營(yíng)托管等模式，保證智慧供熱升級(jí)改造達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，節(jié)能降耗、降低人工成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

何樂：實(shí)現(xiàn)智慧供熱，前提是完成底層數(shù)據(jù)的上傳、整理，建立所有現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表的臺(tái)賬及通訊，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確和穩(wěn)定，進(jìn)而通過對(duì)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的分析，借助先進(jìn)的大數(shù)據(jù)處理和算法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智慧化調(diào)控。由于智慧供熱是個(gè)系統(tǒng)工程，需機(jī)電一體化、通訊、軟件、硬件、數(shù)據(jù)庫、暖通等多個(gè)專業(yè)配合，建議熱力公司進(jìn)行智慧化建設(shè)根據(jù)自身情況量身打造。而自動(dòng)化企業(yè)在提供好的技術(shù)、產(chǎn)品的同時(shí)，也要與熱力公司深入合作，切身了解熱力公司的痛點(diǎn)、難點(diǎn)，針對(duì)企業(yè)最急需的需求提供解決方案。