工業集中供熱智慧供熱系統技術應用

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摘要：隨著社會的發展和科技的進步，人們對于供熱管網的智能程度提出了更高的要求，加之近年來國家鼓勵熱電聯產集中供熱，為徹底解決小鍋爐污染嚴重問題，有必要發展綠色智能、安全高效的集中供熱技術。介紹了中國工業集中供熱的現狀，通過智慧供熱系統技術的應用強化對工業供熱各關鍵環節的監測，強化各子系統的信息交互，搭建信息化供熱管控平臺，為工業集中供熱的升級提供參考。

關鍵詞：智慧供熱系統技術；安全監測；信息化供熱管控平臺；大數據

1引言

隨著大氣環境污染問題日益嚴峻，越來越多城市大力發展工業集中供熱。但是，由于種種原因，集中供熱管網系統的智慧化發展卻較為滯后，在供熱經濟性和安全性方面未取得很好的平衡，管理上也缺少精細化和智慧化的管理手段。近年來，伴隨著電子檢測技術的進步、信息技術的發展以及大數據時代的到來，通過智慧供熱系統技術的應用，有望滿足工業集中供熱安全、經濟、節能、環保、減員等多方面的需求。

2目前中國集中供熱系統存在的主要問題

隨著藍天保衛戰的打響，取締小鍋爐，集中工業供熱成為趨勢，但集中供熱發展過程中，卻始終存在著規劃建設管道與實際需求不匹配、規劃路線變更、企業新增或搬離等現象，造成集中供熱管網系統存在管線分布復雜、敷設距離遠、用戶分布廣等情況，目前集中供熱系統主要存在以下一些問題。

2.1供熱協調控制難度大

供熱系統中的各個環節并不是相互隔離獨立的，而是相互存在關聯和交互，管網的各個環節的聯動實現了供熱系統的動態平衡。傳統的供熱系統由于缺少監測點等關鍵信息，基本是由熱負荷需求來調整供熱量，加上管網不確定、波動性、大滯后等特性，供熱協調控制難度大，不能實現系統本身的自我調控。

2.2硬件設施落后

供熱管網的建設時間普遍較長，許多熱力傳輸管網、減溫減壓裝置、疏水閥門等主要設施老舊情況嚴重，很多地方銹跡斑斑，無法實現管網系統數據的在線監測和控制，整個系統運行需要大量的人力資源，供熱信息的記錄流于形式，信息數據的歸檔和分析也就無從談起。

2.3系統中各環節關聯性差

工業熱網系統主要由熱源點、供熱管網、熱用戶組成，這些構成要素間相互影響，不可剝離。整個系統的熱源供應能力、管網分布、用戶分布、設備組成等各環節需要實現互動與信息的交換，否則終端運行環節的信息反饋不到前端，也就起不到通過信息共享來優化改善系統的效果。

2.4運行存在安全隱患

由于集中供熱管網普遍敷設距離長，管網交錯復雜，管線敷設既有采用架空方式的敷設，也有采用埋地方式的敷設，管網安全運行面臨嚴峻挑戰。傳統熱網系統對管道安全運行的監測行為仍停留在定期巡檢，無法實現實時監測，也無法做到從被動應對轉為主動防范。

2.5熱用戶管理難度大

工業集中供熱的用戶遍布周邊工業園區，分布于各行各業，不同用戶的淡旺季時間和晝夜用汽方式差別很大，傳統供熱系統無法針對不同情況進行合理定價和供汽，從而導致不同用戶享受的服務不同。用戶的不規范用汽行為和收費困難等問題也需要通過智慧供熱系統進行精細化規范?；谝陨蟼鹘y供熱系統存在的不足，智慧供熱系統技術應運而生。相比較于傳統的熱力系統，智慧供熱系統通過應用大數據，以供熱信息化和自動化為基礎，實現了熱力供需平衡、智能化、高效化的管控系統。

3智慧供熱系統技術的系統構成與特點

3.1智慧供熱系統的構成

硬件方面，智慧供熱系統主要由溫度、流量、壓力、振動、位移等各類信息采集裝置以及智能調節閥、智能監控攝像頭、巡檢無人機、無線通信設備等設施組成。共同構成了供熱系統熱源點、供熱管網、熱用戶全過程各環節狀態的在線測量與調控手段，為系統協調統籌優化運行提供了可能。軟件方面，智慧供熱系統主要包含遠程抄表系統、GIS地理信息系統、巡檢系統、安全管理、用戶管理、設備管理、互聯網云系統、計量收費系統、負荷預測協調系統、能耗損失監控系統等子系統。這些子系統中的信息會通過互聯網共享到整個供熱網絡中，為整個熱網的智能化運行提供基礎的數據支持。

3.2智慧供熱系統技術的特點

智慧工業供熱系統的建設以信息系統與物理系統深度融合為技術路徑，具有自感知、自診斷、自優化特征，能夠支撐供熱系統運行過程中人的思考決策。系統運行時將各個子系統中的信息共享讀取，全面而深入地掌握供熱系統中方方面面的信息，根據管網供熱能力、熱用戶淡旺季和晝夜用量變化等因素，在計算機上對用戶的熱能需求進行模擬，智能控制熱源的熱力供應大小，從而實現熱能的智能化、個性化供應。同時，各類信息互聯互通，也為安全監測、用戶管理、設備管理提供智慧化升級空間。智慧供熱系統技術主要有以下一些特點。從整體系統的角度看，將熱源、熱網以及用戶有機結合起來，實行統一調控，在智慧熱網系統內實行“宏觀調控”，進而對不同等級能耗進行分析研究，達到降低成本的目的。以云計算技術和互聯網為工具，實現供熱系統的負載預算、熱源生產的仿真、熱力管道情況的實時監測，最后分析監測到的結果，并通過機爐協調控制、降溫減壓裝置、智能調節閥設備等實現系統的智能調節，平衡熱力系統的供需平衡。實時監測供熱系統的工作情況，出現異常情況時自動報警，信息采集終端會進行報警信息的讀取和分析，提供異常解決措施，并根據安全性和可靠性要求，切換或剔除一部分設備，從而保證供熱系統持續穩定運行。借助互聯網技術的發展，智慧熱網的管理人員不必再到現場，而是可以通過移動終端訪問智慧熱網系統，調閱整個熱力供應系統中各個監測點的工作情況記錄、用戶能耗等，系統運行的異常記錄也會發送到相關部門，以便對供熱系統進行優化升級和改造，進一步提升供熱系統的安全性、經濟性、智能性。智能監控攝像頭、無人巡檢機器人、遠程控制閥門等熱網組件的出現，彌補了傳統供熱管網管理方式的不足，打破了以往供熱系統的技術壁壘，使供熱模式由粗獷式向精細式過渡，提升了對供熱系統的管控水平。

4智慧供熱系統技術的應用發展

通過監控熱網系統各環節的參數，將各物理系統和信息系統有效協調起來，實現智慧化升級，其技術的應用場景主要包括以下幾個方面。

4.1熱源點

在所有的熱力供應機組與熱網管道出口位置安裝流量、溫度、壓力傳感器和能耗計量設備等，準確獲得熱網各環節的信息動態。采用“基于模型做預測，基于預測做決策”的技術路線構建大數據分析的負荷預測協調系統，利用建立供熱系統的模型，以預測模型為中樞神經紐帶，周期性對供熱系統進行全局統籌和協調控制，解決強耦合、大延遲的調控難題。優化供熱出口的數據設定和對熱源機組的效率進行跟蹤，分析供熱系統各環節的能量流失率和系統的整體工作效率，優化熱源供應與供熱需求之間的供需關系。

4.2供熱管網

在埋地管道重點部位如排潮管、橋梁、桁架、管線末端、人口密集區等重點監控區域，對管道振動、溫度、位移狀態數據進行采集，并通過布置智能監控攝像頭對蒸汽跑冒滴漏現象、人員危險行為、管道末端疏水異常等問題進行實時報警。利用GIS地理信息及巡檢系統，通過人員路線規劃巡檢或無人機巡檢的方式，將供熱管網設備缺陷等異常信息及時錄入系統，聯動設備臺賬系統，形成檢修計劃及故障統計。在安全運行指導、故障診斷分析技術的幫助下，為供熱管網安全、經濟、穩定運行保駕護航。

4.3熱用戶

在供熱管網運行蜂蜜，利用終端計量裝置測量熱用戶接入管道的蒸汽溫度、壓力及流量，并將記錄到的蒸汽狀態參數同步到熱網管理中心，熱網信息處理中心再將收集到的信息與目標值進行對比，判斷當前熱力供應是否需要調節。某一用戶端出現異常信息時系統會自動報警并分析故障原因，相關技術人員可以借助專家診斷功能，恢復系統的正常運行。在用戶管理方面，通過計量收費系統實現蒸汽峰谷平分段計價、階梯計價等各種靈活計價方式，將移動支付平臺搭建在系統中，進一步延伸出支付、融資、眾籌等產品，這樣就可以將熱用戶、銀行、供熱公司三方的金融資源整合，提升資金使用效率。通過在熱用戶處設置智能控制閥和控制器，在線調節智能控制閥的開合度，對繳費不及時或信用低的用戶調整熱力供應流量，減小資金風險。

5結語

綜上所述，科技水平不斷發展、人民對生活質量需求不斷提高的大背景下，集中供熱管網也需要與時俱進，滿足高質量發展的要求。智慧供熱系統的建設，解決了傳統供熱體系的能耗高、供需失衡、安全監測水平低、管理粗糙等問題，實現供熱模式由粗放型向精細型的轉型。文章簡要分析了當前中國工業集中供熱的現狀，分析了智慧供熱系統的特點及其應用，希望能為工業集中供熱系統的建設以及優化升級提供支持。

參考文獻：

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作者：吳卿暉 單位：福建晉江熱電有限公司