智慧熱網技術系統介紹以及供熱企業如何搭建適合自身的智慧供熱系統

隨著全國節能減排、霧霾治理工作日益嚴峻，熱力企業粗放式的管理越來越難以適應發展的需要；煤改氣、煤改電造成的能源成本急劇升高，而且脫硫除塵、排放指標的定量考核也造成運行成本的升高，從系統運行成本中挖潛增效，才能應對熱力企業成本的急速增加。

粗放式運行管理、人工經驗的調節控制，沒有輸配過程的數據信息，造成供熱管網水力失調嚴重、冷熱不均普遍，而且熱力企業缺少專業的運行人員，精細化管理的目標很難實現。只有靠現代化的科學管理技術、自控設備的有效運行，才能解決設備精準調控和人才不足的問題，實現智慧供熱的目標，核心是：靠計算機專家系統代替人工經驗、靠自動化控制代替人力勞動。

智慧供熱系統框架
智慧供熱信息化平臺包括：供熱運行生產管理（節能監控）系統、客戶服務與評價系統、收費管理與電子支付系統。實現各系統之間的數據共享，平臺具備數據異常和設備故障的主動推送功能，提高熱力公司主動解決供熱問題的能力，提高供熱服務質量以及設備的管理水平。

智慧供熱信息化結構
構建從熱源（燃氣鍋爐房）直至熱用戶的全數據信息系統，實現一次管網和二次管網的水力平衡、熱力平衡，改變由熱源向用戶分配負荷的傳統運行調節方式，而是根據熱用戶需求精確調節換熱站，實現熱用戶、熱網和熱源的聯動控制，達到“均衡輸送、按需供熱”的目標。
所有的底層數據通過網絡傳輸至監控中心智慧熱網監控平臺，形成歷史數據庫，根據建筑類型的實際耗熱量形成供熱專家系統。智慧熱網監控平臺為供熱運行管理提供全局化視圖與智能化工具，并搭建信息溝通的橋梁，有效地提升供熱系統優化運行和保障能力，推進熱網運行安全和能源的合理應用，實現節能降耗的目標。

智慧熱網的核心技術

實時數據分析+人工經驗
通過對用戶供熱故障排查、異常分析、實時數據分析等，形成故障警示/提示、數據圖表展示、曲線展示等，為運行管理人員制定控制策略提供輔助決策和依據。

歷史數據挖掘分析+專家系統
基于歷史數據的大數據挖掘、優化控制專家系統、人工智能優化控制策略等，進行控制策略的回歸和預測、自動優化控制。
供熱區域海量數據形成的歷史數據庫代表了供熱區域建筑熱特性、管網輸配特性、熱源特性等與室外氣候特征之間的關系，通過大數據挖掘回歸分析，可以得出管網的最優控制策略，指導供熱節能和安全運行。

（1）基于歷史數據挖掘的優化控制策略

熱網范圍內的各小區建筑結構、室內采暖方式（地暖、散熱器）決定的滯后特性及室溫變化規律不同，換熱站的調節控制和優化規律不同。通過歷史數據分析，專家系統給出合理的控制策略。
“智慧分析”的方法要點是：基于歷史數據，利用優化回歸計算方法，確定以滿足預定室內采暖溫度為目標的換熱站優化控制策略。（以滿足室內采暖熱舒適度的建筑熱耗為控制計算目標、以分時段供回水溫度為控制參數的換熱站優化控制策略）。

（2）基于熱源和熱網特性的優化控制策略

目標是在節能調控的情況下，保證全網優化控制策略的安全、熱網參數波動控制。就一個熱源覆蓋多個換熱站來看，每個換熱站的調控，相互影響，進而影響熱源。供熱信息網了解到必須針對熱源特性和調控要求加以研究，方法是一次網輸配系統的調控（各換熱站調控規律在一次網調控目標下的具體設置）。
內置專家系統根據熱網特性和控制參數變動，基于熱網運行參數歷史數據庫的大數據進行收斂性分析，給出全熱源范圍內的優化控制策略。以上內容摘自：作者：吳向東，河北工大科雅能源科技股份有限公司

供熱企業如何根據自身需求搭建智慧熱網？

智慧熱網調度平臺的功能應根據供熱企業的實際情況做好頂層設計，力求功能實用，一般由熱網監控系統、熱網智能平衡系統、用戶節能系統和熱網專家系統幾部分組成，其主要作用是為供熱生產運行服務，能夠從整個供熱系統一體化的角度，對熱源、輸配系統及終端用戶的整個供熱生產環節進行參數監測、數據分析與智能調控，進而實現智慧供熱生產的目的。

一、熱網監控系統（包含熱源生產、熱網、換熱站自控和安全保護、視頻監控等方面）

1、熱源點生產運行情況。無論是單熱源局部區域供熱，還是多熱源的聯網供熱，都需要將熱源的生產情況傳輸到智慧熱網調度平臺，應包括熱源點實時的供回水溫度、壓力、流量、熱量、補水流量等重要數據；同時還應具有熱負荷預測功能，可以根據未來幾天的天氣預報信息，自動計算出未來幾天的熱量需求情況，并根據調度預案制定熱源出口參數的運行策略，輔助于實時天氣情況的修正，提前協調安排熱源生產的規模和參數，保證供熱管網運行穩定，根據需要調度熱源生產。
2、換熱站控制。包含二次供水溫度、流量調節、補水控制等基本功能，同時還要有相關的壓力、溫度、電流等報警、保護功能，保證換熱站安全穩定運行。

二次供水溫度控制。無論是混水站還是換熱器隔離站，都可以通過調控一次水的電動調節閥或分布式變頻泵來控制二次供水溫度，同時具備氣候補償功能，能夠根據溫控曲線或時間段自動調節二次供水溫度，溫控曲線和時間段可以根據換熱站和小區不同情況設定，達到節能運行的目的。
換熱站的流量調節可以分為定流量調節和變流量調節，一般情況下可以用定供回水溫差的定流量調節方式，這種調節方式簡單，可根據供熱區域的不同情況，通過遠程手動調節來實現。而對于實行了分戶計量的供熱區域，可以采用壓差控制的變流量調節來實現最大的節能效果。
換熱站的補水。根據供熱區域情況不同，可以采用一網直補二網、二網單獨補水等型式，系統失水量較少時宜采用高低差控制的啟停模式，系統失水量較大時宜采用恒壓補水模式。無論采取哪種補水方式都應安裝補水流量表，以便及時掌握系統失水情況，方便系統查漏。
換熱站的安全保護。為了保障設備和供熱系統的安全運行，需要對一些危險運行情況或事故狀態進行提前保護預防，主要有：回水壓力低的循環泵停機保護；水箱水位低的補水泵停機保護；回水壓力高的補水泵停機和放水泄壓保護；一次水與循環泵的聯鎖保護；地下換熱站的地面浸水報警和排水系統自啟動保護；二次供水溫度、壓力高保護；系統停電時的自動保護等，所有的保護定值都應該根據每個換熱站的不同情況進行設定。

室外溫度的選取。要用好換熱站的氣候補償功能，室外溫度就必須保證準確、穩定。有些供熱公司直接引入當地天氣預報溫度，因天氣預報溫度是當地的平均溫度，有時并不代表本供熱區域的實際室外溫度，且延遲時間較長，所以效果不是很好。正確的選取方法應該是，在供熱范圍內選取5-7個代表性的點，按照標準室外溫度測量方法安裝，將這5-7個點的溫度去掉一個最高溫度，去掉一個最低溫度，其余的溫度取平均值下發到各換熱站，換熱站統一用這一個室外溫度進行控制，這樣可以防止因個別采集點損壞而引起的室外溫度極端現象，一個供熱公司都用統一的室外溫度進行調整，可以對各換熱站供熱參數的比對提供依據，起到更好的節能效果。

3、熱網安全保護。熱源的調整一般比較緩慢，為了保障熱源的安全，熱網監控系統必須有熱網保護功能。在換熱站根據室外溫度自動調整時，不可避免的會出現管網截流，正常情況下不會影響系統的正常運行，但在極端條件下，可能會出現一次網流量過低或供水壓力過高而影響一次網和熱源生產安全的問題，這時需要在一次網末端合適的位置設置旁通閥，在需要的時候自動或遠程打開，確保管網的最低流量或最高壓力不超限，延長熱源調整時間。
4、換熱站的視頻監控。換熱站實現無人值守需要運行人員隨時掌握站內情況，一般用換熱站內各運行數據基本可以了解換熱站運行情況是否正常，但是對一些特殊情況還需要視頻監控來監視，例如站內地面是否有積水；是否有蒸汽、煙霧；是否有無關人員進入站內等情況，同時在非運行期還可以進行安全保衛監控。

二、流量平衡和用戶室溫監測系統
供熱的最終目標是使各用戶家里的溫度都達到標準，過高過低都需要調整，由于房屋位置朝向、樓層高低、建筑供熱率等因素的制約，單純的流量平衡調節并不能徹底解決熱平衡的問題，原來的靜態平衡閥和動態平衡閥對熱平衡有一定的效果，但需要專業人員多次反復的調整才能達到較好的熱平衡。隨著網絡技術的快速發展，遠程控制的電動調節閥具有調節方便、直觀的特點，可以進行定溫控制，具有廣闊的發展前景。
流量調節到戶的每一個房間是精細化調節的最終目標，但是調節到戶點多量大，每個用戶的室溫監測和調節實施起來比較困難，結合分戶計量改造能夠很好的解決這個問題，但因為多種原因分戶計量目前推進比較緩慢。供熱信息網了解到在實際應用中，用戶測溫按照每萬平米一戶的密度，選取代表性強的用戶，基本能起到以點帶面的效果，根據供熱區域的不同情況，設置單元流量調節閥或樓棟流量調節閥，可以將各單元樓棟的回水溫度調節到一致，再結合個別用戶的單獨調節，基本能夠達到要求。
基本熱平衡調節好后，就可以根據用戶室內溫度的變化，調整換熱站供水溫度曲線和流量，避免冷熱不均和過熱現象，達到合理的節能降耗效果。

三、數據統計及能耗分析系統
智慧熱網調度平臺還應該具備運行數據統計和能耗分析功能，一是對各區域供熱參數進行對比分析，查找各供熱系統存在的問題，二是對各站點能耗數據按要求分時間階段進行對比分析，對能耗高的站點查找原因，找出每個供熱站點最合適的供熱方式和供熱參數，在保障用戶供暖質量的情況下，達到最佳的節能效果。例如可以根據各時間段的補水量分析出系統失水是用戶放水還是系統的跑冒滴漏；根據站點單位面積耗熱量的對比，結合供回水溫度、流量的分析，可以粗略判斷系統內是否存在盜熱等，從而使決策者能夠做出科學的判斷，指導管理人員有針對性的工作。

四、管網及換熱站設備巡視監控
整個供熱系統的管網和運行設備需要定期巡檢，但是對巡視人員巡視工作是否到位的管理，就需要用科學的手段來解決，可以結合智慧熱網管控平臺，采用簽到的方式實現對重點部位巡視的管理，同時巡檢人員還可以將設備運行的聲音、溫度、跑冒滴漏等現象，用圖片或文字進行上傳存檔，方便調度及管理人員掌握設備和管網狀況，及時調整安排生產，也為運行期結束后的檢修技改提供依據。

五、智慧熱網能效分析

通過智能熱網管控平臺，調度管理人員可以直觀的根據熱網情況調節熱源生產，通過用戶家測溫情況實現對熱網的按需調節，通過用戶或樓棟單元的流量平衡調節，可以將熱平衡調節到最佳狀態，節能的同時降低用戶投訴率，經過實際運行情況對比，實現智慧調節后，一是可以減少運行人員的數量，降低企業用工風險，節能降耗效果也非常顯著，節熱量在5-20%，節電量在20-40%，基本1-2年收回投資成本。

智慧熱網的建設一定要根據供熱企業的實際情況，達到安全穩定運行目的，實現節能降耗的目標，切不可生搬硬套和追求復雜的高大上，功能完善、簡便易行是主要的。希望本文能對有需求的供熱企業提供一定的幫助，當然本文對智慧熱網實際應用中還有很多細節沒有闡述，隨著智慧熱網的不斷發展，其在實際應用中的范圍也將越來越廣泛，離綠色環保節能供暖的目標也更進一步。