智慧供熱：破解供熱困局的新動能

自1958年開始，我國城市集中供熱在北京開始實行，至今已有60多年歷史。截至2019年底，全國集中供熱面積達(dá)110億平方米。從能源結(jié)構(gòu)上看，我國集中供熱的形式以燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)和中大型燃煤鍋爐為主導(dǎo)，天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)和中大型燃?xì)忮仩t次之，電力及其他能源形式占比較少。

供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式為“源—網(wǎng)—站—戶”。北京作為特大城市，截至2020年底，城鎮(zhèn)供熱面積達(dá)8.95億平方米。其中的居民供熱面積6.28億平方米，非居民供熱面積2.67億平方米，位居全國之首，對全國城市集中供熱具有示范和引領(lǐng)作用。下面，筆者結(jié)合在北京供熱行業(yè)近三十幾年的工作經(jīng)歷，談?wù)勚腔酃岬南嚓P(guān)話題。

我國供熱行業(yè)面臨的困境

新中國成立之初，由于受國民經(jīng)濟發(fā)展水平的制約，集中供熱被確定為北方寒冷和嚴(yán)寒地區(qū)的民生保障。我國集中供熱以秦嶺和淮河為分界線，此線以北的三北地區(qū)（東北、西北、華北）為傳統(tǒng)集中供熱區(qū)域，此線以南為非傳統(tǒng)集中供熱區(qū)域。

近年來，隨著國民經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高，人們對生活品質(zhì)的要求也逐步提高，南方對供熱有了需求，北方對供熱質(zhì)量要求更高了，這就給供熱行業(yè)帶來諸多新挑戰(zhàn)，行業(yè)發(fā)展也面臨一些困難和問題。

第一，供熱系統(tǒng)技術(shù)升級成本高、難度大。我國三北地區(qū)集中供熱60多年來，除部分熱力設(shè)備進行過升級換代外，整體系統(tǒng)升級較少，以“源—網(wǎng)—站—戶”為節(jié)點的熱力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)從集中供熱之初至今全面升級和改變的不多，沒有在實質(zhì)性上實現(xiàn)突破。與此同時，供熱企業(yè)在研發(fā)上投入較少，供熱系統(tǒng)技術(shù)升級的成本高、難度大。

第二，供熱企業(yè)成本高、利潤低。供熱屬于公用事業(yè)，是民生保障和民心工程，行業(yè)企業(yè)只能保本微利。從宏觀上看，熱價由政府確定，而近年來能源成本、人工成本在不斷上升，供熱企業(yè)利潤不斷被壓減，有的甚至是利潤與成本倒掛，帶來較大虧損；從微觀上看，供熱行業(yè)門檻低，供熱企業(yè)從業(yè)人員的管理水平和技術(shù)水平相對其他行業(yè)較低，致使供熱企業(yè)成本增加，降低了利潤。同時，供熱設(shè)備設(shè)施隨著使用年限增加，也在逐步老化，維修維護費用逐年上升，成本逐年增加，削減了供熱企業(yè)利潤，供熱企業(yè)越來越無力進行系統(tǒng)升級改造，陷入惡性循環(huán)困境之中。

第三，政府主管部門監(jiān)管考核難度大。供熱企業(yè)的技術(shù)水平、管理水平參差不齊，成本差異大；按面積收取供熱費，供熱企業(yè)成本與利潤不透明；供熱企業(yè)信息化程度低，政府主管部門缺乏供熱企業(yè)在運行、管理、服務(wù)上的全面真實有效的數(shù)據(jù)，行業(yè)政策制定及調(diào)整較為困難，考核只能停留在資料報送及服務(wù)質(zhì)量水平方面。同時，非居民供熱屬于政府主管部門監(jiān)管和考核的盲區(qū)，存在著吃大鍋飯、管理好壞一個樣的平均主義問題。

第四，供熱用熱管理體制滯后。在供水、供電、供氣、供熱這些市政供給行業(yè)中，水、電、氣的商品化及市場化較早，計量收費繳費被廣大居民用戶所接受。但供熱脫胎于我國計劃經(jīng)濟時期的福利供暖，市場化較晚，“供暖”這個計劃經(jīng)濟下的名詞仍在行業(yè)中普遍使用，“熱”的商品屬性一直未被完全確立，“供熱”這個商品化名稱尚未被正確認(rèn)識。由于是按面積收取熱費，部分供熱企業(yè)為追求利潤，長期堅守室溫達(dá)標(biāo)即可的態(tài)度。居民熱用戶只能被動接受按面積繳費及18攝氏度的合格室溫，造成供需矛盾日益加大。

我國供熱行業(yè)的主要矛盾

綜合分析近年來各地供熱基本情況，以及各地政府熱線反饋的突出問題。筆者認(rèn)為，現(xiàn)階段我國供熱行業(yè)主要存在以下矛盾。

第一，用戶個性化用熱需求得不到滿足。法定采暖期已不能滿足城市居民用熱需求?，F(xiàn)行的供停熱的規(guī)定是：當(dāng)室外日平均氣溫小于或等于5攝氏度時開始供熱，當(dāng)室外日平均氣溫大于或等于5攝氏度時停止供熱。

我國北方各城鎮(zhèn)所在的地理位置不同，室外氣溫變化不同，各地法定采暖期有所不同。以北京為例，采暖季為當(dāng)年11月15日至次年3月15日，政府可根據(jù)氣象變化情況調(diào)整采暖期起止時間。北京法定采暖期共計120天，北京市供熱主管部門每年在供暖前和停暖前都要與氣象部門進行會商，如果供暖前或停暖后，北京天氣有特殊變化，如有寒流帶來低溫，北京供熱主管部門將要求供熱企業(yè)提前供暖或延后停暖，對超出供暖期供暖的天數(shù)，由北京市財政對供熱企業(yè)進行補貼。

但在正常氣溫下，供暖前15天及供暖后15天的時間里，北方各地室內(nèi)外氣溫溫差較大，白天氣溫相對高，晚上氣溫相對較低，除自采暖用戶外，集中供熱居民在此時間段無法保證夜間室內(nèi)達(dá)到舒適溫度。

第二，用戶個性化室溫需求得不到滿足。根據(jù)《民用建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：寒冷地區(qū)和嚴(yán)寒地區(qū)民用建筑主要房間冬季室內(nèi)設(shè)計溫度應(yīng)采用18攝氏度至24攝氏度。北京市供熱室溫要求不低于18攝氏度，由于供熱費按供熱面積收取，冬季供暖時用戶室溫越高，供熱能耗越高，供熱企業(yè)的成本也越高。因此，大多數(shù)供熱企業(yè)冬季供暖時將用戶室溫控制在18攝氏度至20攝氏度之間，而熱用戶需求的室溫都在這個溫度以上，特別是家中有老人和孩子的熱用戶，他們對室溫的需求通常在25攝氏度左右。

第三，用戶個性化供暖方式需求得不到滿足。居民室內(nèi)采暖方式多為散熱器，也有部分為地面輻射采暖。在現(xiàn)行的供熱系統(tǒng)中，由于散熱器與地面輻射采暖的運行參數(shù)不一致，建筑室內(nèi)采暖方式在建筑設(shè)計時就與熱源即集中供熱熱力站或燃?xì)忮仩t房的系統(tǒng)設(shè)計相對應(yīng)，一旦設(shè)計完畢并建成后，不允許用戶私自改動室內(nèi)采暖方式。比如：《北京市供熱采暖管理辦法》第21條規(guī)定：用戶不得拆改室內(nèi)共用供熱設(shè)施、擴大采暖面積或者增加散熱設(shè)備。用戶裝飾裝修房屋不得影響供熱效果或者妨礙對設(shè)施進行正常維修養(yǎng)護。但實際供熱中，用戶經(jīng)常會有更改室內(nèi)供熱方式的行為。諸如變更散熱器原有安裝位置，變更原有散熱器類型或私自加大散熱器，將散熱器供暖方式改造成地面輻射采暖等等。

在現(xiàn)行供熱系統(tǒng)中，用戶私自更改室內(nèi)采暖方式給供熱系統(tǒng)帶來嚴(yán)重水力失調(diào)，提高了水力平衡調(diào)節(jié)的難度，增加大量能耗，同時也影響周邊其他熱用戶的室溫。供熱企業(yè)對這種行為無能為力，造成供熱企業(yè)與改暖用戶之間的矛盾，也造成了未改暖用戶與供熱企業(yè)之間的矛盾。

第四，供熱為建筑背了“鍋”。目前我國供熱大部分仍然按面積向熱用戶收取采暖費?！盁帷彪m然是一種特殊的商品，但仍然是可以計量的。2006年建設(shè)部下發(fā)《關(guān)于推進供熱計量的實施意見》，文件中提出：“深化供熱改革，積極推進供熱計量，實現(xiàn)按熱量交納熱費，促進供熱采暖系統(tǒng)節(jié)能?！彪S后幾年，北方各省開始了熱計量改造，國家也給予大量的熱計量改造補貼，但最終未能實現(xiàn)按照熱計量收費的目標(biāo)。我國現(xiàn)有的建筑雖然外墻保溫性能在逐步改善，節(jié)能效果越來越好，但無論是非節(jié)能建筑、一步節(jié)能建筑、二步節(jié)能建筑、三步節(jié)能建筑，還是四步節(jié)能建筑，都在不同程度上存在戶間傳熱問題，邊戶、頂戶及底層用戶成為供熱不利點，中間戶成為供熱的優(yōu)勢點。由于建筑內(nèi)部戶與戶之間墻體無保溫隔熱層，當(dāng)建筑外墻對室外無較大散熱時，戶間傳熱導(dǎo)致中間戶的室溫普遍高于供熱不利點用戶，甚至出現(xiàn)中間戶可以蹭熱，停熱不交熱費或少交熱費問題，用熱的不公平性極為明顯。對供熱企業(yè)來說，為了保證供熱室溫達(dá)標(biāo)，加大供熱量，不利點用戶耗熱量明顯多于優(yōu)勢點用戶，如果按熱量交熱費，不利點用戶熱費會遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于優(yōu)勢點用戶，當(dāng)熱用戶無法背建筑熱損耗的“鍋”時，只有供熱企業(yè)來背這個“鍋”。這也是供熱企業(yè)愿意按供熱面積收熱費的原因所在。有的三步和四步節(jié)能建筑，從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)上看，節(jié)能效果很好，能耗很低，但建筑竣工后的實際保溫性能是否真正能達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這仍然值得我們深入探討。去年供暖季，筆者對北京市某一個四步節(jié)能建筑拍攝了外墻紅外影像。從影像上，筆者看到建筑外墻上存在大量熱橋，說明個別新建建筑雖然是節(jié)能建筑，但仍然存在大量不利點熱用戶。

第五，供熱行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與國家“十四五”規(guī)劃目標(biāo)要求差距較大?！笆奈濉币?guī)劃強調(diào)：推動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等各產(chǎn)業(yè)深度融合。供熱行業(yè)發(fā)展水平低，信息化程度低，與實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能與供熱行業(yè)深度融合的智慧供熱還有相當(dāng)大的差距。與此同時，碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)也給供熱行業(yè)提出了更高要求，加快推動綠色低碳發(fā)展，推動能源清潔、低碳、安全、高效利用，可謂時不我待。

智慧供熱可破解行業(yè)困局

智慧供熱是以熱用戶個性化用熱為目標(biāo)，由清潔高效熱源、高效熱網(wǎng)所形成的智慧供熱系統(tǒng)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)深度融合的供熱新生態(tài)。智慧供熱系統(tǒng)（熱力系統(tǒng)）是基礎(chǔ)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是實現(xiàn)智慧供熱新生態(tài)的工具，按需供給、節(jié)能高效、安全穩(wěn)定是智慧供熱的主要特征，也是推動供熱體制改革、供給側(cè)結(jié)構(gòu)改革和高質(zhì)量發(fā)展的新動能。

第一，實行智慧供熱具有重要的現(xiàn)實意義。從供熱行業(yè)層面上講，智慧供熱是供熱行業(yè)技術(shù)、管理升級及有效實施供熱節(jié)能和碳中和的惟一選擇；從企業(yè)層面上講，智慧供熱是供熱企業(yè)節(jié)能降碳、降低生產(chǎn)和管理成本，提高供熱企業(yè)效益，以及為熱用戶提供高品質(zhì)供熱服務(wù)的惟一辦法；從政府層面上講，智慧供熱是供熱主管部門對供熱行業(yè)實施監(jiān)督、考核及政策制定和調(diào)整的惟一手段；從熱用戶層面上講，智慧供熱是熱用戶個性化用熱及公平用熱的惟一路徑。

第二，實行智慧供熱才能真正實現(xiàn)供熱商品化。只有智慧供熱才能真正實現(xiàn)供熱與其他市政供應(yīng)（供水、供電、供氣）一樣便于用戶自主用熱、自主管理、自主交費的靈活供給方式。

從熱用戶角度看，可以自主控制室溫、自主選擇室內(nèi)采暖設(shè)備（地暖、風(fēng)盤、散熱器），按熱量自主繳費，法定采暖期外可適當(dāng)增加彈性供熱，真正實現(xiàn)按需供熱。智慧供熱的出發(fā)點和落腳點歸根結(jié)底是熱用戶，熱用戶實現(xiàn)自主用熱是智慧供熱的核心。

從供熱企業(yè)角度看，以熱用戶需求為導(dǎo)向，為熱用戶提供定制用熱服務(wù)，能夠使供熱企業(yè)的生產(chǎn)成本、管理成本下降，使企業(yè)利潤得到保證。供熱企業(yè)在保證節(jié)能、安全運行的前提下，將徹底改善供熱用熱之間的矛盾，提供高質(zhì)量、高水平的服務(wù)，這也將成為供熱企業(yè)增加利潤的重要手段。

從行業(yè)發(fā)展角度看，供熱行業(yè)將進入良性發(fā)展，供熱企業(yè)的生產(chǎn)、管理、服務(wù)全部透明化。

從政府主管部門看，供熱主管部門將掌握轄區(qū)內(nèi)供熱企業(yè)及用戶的全部動態(tài)數(shù)據(jù)，監(jiān)管、考核更加公平合理，政策制訂將更加科學(xué)合理。

智慧供熱發(fā)展得經(jīng)歷三個階段

如何實現(xiàn)智慧供熱？智慧供熱是一次行業(yè)技術(shù)管理的全面升級，實現(xiàn)智慧供熱的道路仍然很崎嶇。

智慧供熱需要進行大量的研發(fā)工作，需要投入大量的資金成本和時間成本。供熱體制需要深化改革，供熱系統(tǒng)需要升級變革。智慧供熱需要經(jīng)歷研發(fā)階段、初級應(yīng)用和全面成熟三個發(fā)展階段。

智慧供熱研發(fā)需要大量人力、財務(wù)投入。由于供熱企業(yè)現(xiàn)狀參差不齊，供熱行業(yè)的技術(shù)研發(fā)較少，供熱企業(yè)主動進行的研發(fā)更少，這決定了智慧供熱的發(fā)展必然需要一個過程，智慧供熱的研發(fā)至少需要五年左右的時間。

智慧供熱初級應(yīng)用階段也是智能化階段，就是結(jié)合智慧供熱研發(fā)，應(yīng)用自動控制技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行系統(tǒng)集成，其結(jié)構(gòu)形式是：老舊供熱系統(tǒng)+供熱自動控制系統(tǒng)+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。由于現(xiàn)有供熱系統(tǒng)中供熱自動化技術(shù)的應(yīng)用水平較低，供熱系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的監(jiān)測及用戶室溫的監(jiān)測比例也很低，對供熱的水、電、燃料的監(jiān)測也都局限于紙質(zhì)報表，缺乏對比和分析。智慧供熱的初期要實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)、能源消耗、用戶室溫及室外環(huán)境溫度進行采集、存儲、挖掘、分析的目標(biāo)。本階段將自動控制技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進行系統(tǒng)集成，形成有價值的數(shù)據(jù)，為進一步智慧供熱系統(tǒng)研發(fā)提供數(shù)據(jù)支撐。同時，通過大量數(shù)據(jù)的監(jiān)測和采集，進一步提升供熱生產(chǎn)、供熱管理水平。

經(jīng)過智能化才能逐步走向智慧供熱全面成熟階段。沿用多年的老舊供熱系統(tǒng)需要與新技術(shù)進行融合升級，現(xiàn)有的供熱系統(tǒng)不進行根本性變革，無法實現(xiàn)熱用戶個性化、定制化用熱，也談不上真正的智慧供熱。智慧供熱系統(tǒng)的研發(fā)需要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，同時需要大量資金的投入，政府主管部門應(yīng)給予政策的調(diào)整和支持。智慧供熱系統(tǒng)+互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)+人工智能技術(shù)，是以熱用戶用熱需求為核心的智慧供熱，確實還是需要經(jīng)歷一個艱難發(fā)展過程。

政府主管部門的支持、用戶的期昐以及供熱企業(yè)的切實行動，將形成我國智慧供熱發(fā)展的合力。在節(jié)能降碳的大背景下，智慧供熱的發(fā)展已經(jīng)在路上，智慧供熱新生態(tài)即將為用戶提供舒適的、高品質(zhì)的、個性化定制的用熱服務(wù)。

馬昕智

馬昕智，男，漢族，1970年出生，大學(xué)本科學(xué)歷，現(xiàn)任北京天工華云科技有限公司總工程師、北京東元同創(chuàng)能源技術(shù)有限公司總經(jīng)理。從事供熱工作近三十年，先后參與北京化工大學(xué)供熱節(jié)能改造工程、中國海洋大學(xué)供熱節(jié)能改造工程、中科院北郊鍋爐房改造工程、人民日報社熱力改造工程等項目。2012年，被中央辦公廳毛主席紀(jì)念堂管理局特聘為“毛主席紀(jì)念堂”熱力站改造項目評審專家，被北京市城市管理委員會聘任為“北京市供熱節(jié)能改造項目評審專家”及“北京市供熱計量改造項目驗收專家”。帶領(lǐng)技術(shù)團隊獲供熱方面發(fā)明專利4項，實用新型專利20多項。