淺談城市智慧熱網(wǎng)的運(yùn)行與調(diào)控策略

摘要：現(xiàn)階段城市供熱技術(shù)日益完善，城市發(fā)展對(duì)供熱節(jié)能減排的要求也日益提升，智慧熱網(wǎng)在節(jié)能減排以及自動(dòng)調(diào)節(jié)等方面展現(xiàn)出特殊的優(yōu)勢(shì)，對(duì)城市供熱發(fā)展來說極為重要。本文主要分析了城市智慧熱網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)，提出城市智慧熱網(wǎng)的調(diào)控策略，進(jìn)一步提高智慧熱網(wǎng)的運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：城市供熱；智慧熱網(wǎng)；運(yùn)行系統(tǒng)；調(diào)控策略

對(duì)于供熱行業(yè)來說，它具有高能耗、高排放、高投入、低效率的特征，為了轉(zhuǎn)變這一固有現(xiàn)狀，供熱行業(yè)管理者開始向供熱行業(yè)信息化、自動(dòng)化發(fā)展，提升硬件投入和軟件研發(fā)，使得管網(wǎng)中的設(shè)備與數(shù)據(jù)采集裝置性能得到大幅度的提高。智慧熱網(wǎng)基于各類熱源、熱媒、流體輸配管網(wǎng)、儲(chǔ)能設(shè)備、換熱站等，運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能控制技術(shù)、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，促進(jìn)熱網(wǎng)系統(tǒng)精準(zhǔn)計(jì)量、監(jiān)控、自動(dòng)化調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性等進(jìn)一步提升。

一、城市智慧熱網(wǎng)的運(yùn)行系統(tǒng)概述

一般來說，城市智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)用“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)供熱”技術(shù)，構(gòu)建供熱管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能在于數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、診斷以及遠(yuǎn)程控制，總體架構(gòu)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層次、應(yīng)用層。

感知層的作用在于實(shí)現(xiàn)熱源、熱換站、熱用戶等供熱信息傳感。城市智慧熱網(wǎng)系統(tǒng)中富含熱換站、熱源等運(yùn)行數(shù)據(jù)，通過對(duì)信息傳感層設(shè)計(jì)，提高熱用戶計(jì)量系統(tǒng)管控與信息傳感系統(tǒng)，構(gòu)建出“源-網(wǎng)-熱用戶”為一體的整網(wǎng)數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng)。具體來說，硬件運(yùn)用模塊化設(shè)計(jì)，促進(jìn)多重?cái)?shù)據(jù)傳輸；信息采集點(diǎn)采用統(tǒng)一的標(biāo)識(shí)，促進(jìn)跨區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步，維護(hù)物理量時(shí)序的精準(zhǔn)性；全面掌握熱網(wǎng)、熱換站等工況，促進(jìn)管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)。

網(wǎng)絡(luò)層的作用在于實(shí)現(xiàn)底層供熱數(shù)據(jù)傳輸，將其傳輸至智慧供熱上位機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，最終將供熱數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)層運(yùn)用專用光纖、ADSL、GPRS、4G等公共網(wǎng)絡(luò)，將信息感知層與網(wǎng)絡(luò)層銜接在一起，從而促進(jìn)底層供熱數(shù)據(jù)的向上傳輸。

應(yīng)用層的作用在人工智能數(shù)據(jù)挖掘，首先對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)先的分析和處理，在進(jìn)行具體的多維度統(tǒng)計(jì)分析和模擬計(jì)算，從而排除設(shè)備故障，對(duì)控制預(yù)測(cè)進(jìn)行科學(xué)分析，最終實(shí)現(xiàn)智慧熱網(wǎng)的節(jié)能高效運(yùn)行。通過人工智能數(shù)據(jù)挖掘，為智慧熱網(wǎng)調(diào)控策略的提出提供依據(jù)，充分發(fā)揮輔助決策功能、節(jié)能分析功能、供熱參數(shù)預(yù)測(cè)功能等，推動(dòng)智慧熱網(wǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

二、城市智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建的價(jià)值與意義

通過構(gòu)建城市智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)，能夠有效實(shí)現(xiàn)熱量的均衡分配，促進(jìn)熱網(wǎng)平衡，在節(jié)能人力資源的同時(shí)，也減少了時(shí)間成本的投入。具體來說，城市智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)構(gòu)建的價(jià)值與意義主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

首先，智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)能夠改善熱網(wǎng)不平衡問題。傳統(tǒng)的熱網(wǎng)運(yùn)行過程中，普遍存在熱網(wǎng)運(yùn)輸距離長(zhǎng)、熱網(wǎng)調(diào)控手段單一、熱網(wǎng)自動(dòng)化水平偏低等問題。而智慧熱網(wǎng)的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)熱網(wǎng)運(yùn)輸?shù)木珳?zhǔn)送達(dá)，運(yùn)用多元化調(diào)控手段實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)熱網(wǎng)調(diào)控，實(shí)現(xiàn)降本增效。與此同時(shí)，還大大提升了熱網(wǎng)的自動(dòng)化水平，使得整個(gè)大網(wǎng)的電耗減少，節(jié)能效果非常顯著。

其次，智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)能夠改善供熱企業(yè)管理效率偏低的問題。智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶供熱故障的實(shí)時(shí)分析、處理，運(yùn)用數(shù)據(jù)圖表、曲線展示等分析方法，快速鎖定問題點(diǎn)，便于決策管理人員及時(shí)制定出解決方案。智慧熱網(wǎng)所具有的數(shù)據(jù)推送功能，也使得供熱企業(yè)的客服系統(tǒng)、收費(fèi)系統(tǒng)的工作人員快速響應(yīng)，從而大大提高供熱企業(yè)的管理水平。

最后，智慧熱網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)能夠促進(jìn)企業(yè)管理和大數(shù)據(jù)的挖掘運(yùn)用。在智慧熱網(wǎng)的作用下，智能數(shù)據(jù)挖掘成為可能，使得供熱企業(yè)能夠正常進(jìn)行大數(shù)據(jù)的挖掘以及應(yīng)用，進(jìn)而提升企業(yè)管理效率。面對(duì)海量的熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，智慧熱網(wǎng)能夠進(jìn)行供熱區(qū)域建筑熱特性、熱源特性以及管網(wǎng)輸配特性等進(jìn)行分析，從而得到一定的聯(lián)系與相關(guān)關(guān)系，有效提出管網(wǎng)的優(yōu)化控制措施，促進(jìn)熱網(wǎng)安全、可靠、節(jié)能運(yùn)行。

三、城市智慧熱網(wǎng)的調(diào)控策略——均衡輸送、按需供熱

城市智慧熱網(wǎng)的調(diào)控目標(biāo)是要實(shí)現(xiàn)城市供熱的“均衡輸送、按需供熱”，從實(shí)施策略的角度來說，也應(yīng)依據(jù)“均衡輸送、按需供熱”來制定城市熱網(wǎng)的調(diào)控策略。該調(diào)控過程中，運(yùn)用自動(dòng)控制功能以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能實(shí)現(xiàn)對(duì)室外溫度變化的信息采集，結(jié)合熱力站各控制機(jī)，對(duì)城市供熱形成現(xiàn)場(chǎng)控制層。同時(shí)結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸，形成獨(dú)立的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控環(huán)境下，各系統(tǒng)能夠協(xié)同合作、分工明確，有效提高供熱系統(tǒng)控制效率。如果在熱源供熱能力較好的前提下，通過對(duì)室內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)信息的采集，智能化地確定各熱力站耗熱量以及熱力站總負(fù)荷數(shù)據(jù)信息，對(duì)供熱企業(yè)管網(wǎng)內(nèi)熱力站的輸出總熱量進(jìn)行預(yù)測(cè)。以預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)為依據(jù)，對(duì)各熱力站控制參數(shù)以及數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)控，從而最終按需求進(jìn)行熱量分配，達(dá)到“均衡輸送、按需供熱”的目標(biāo)。如果在熱源供熱能力較差的前提下，則應(yīng)首先進(jìn)行定流量調(diào)節(jié)工作，維護(hù)系統(tǒng)升溫，再將有限的熱量按需均衡地分配到各熱力站，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的供熱平衡。

綜上所述，“均衡輸送、按需供熱”的城市智慧熱網(wǎng)控制策略具體實(shí)施，應(yīng)根據(jù)熱力站距離熱網(wǎng)前段的位置不同，合理設(shè)置調(diào)節(jié)策略。即在供回水壓差充足時(shí)，運(yùn)用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制；在供回水壓差不足時(shí)，運(yùn)用加壓泵控制；基于兩者中間的情況，應(yīng)采用兩種裝置并聯(lián)控制。第一，處于熱網(wǎng)前段較近的熱力站供回水壓差較大，應(yīng)運(yùn)用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行循環(huán)水熱量的控制，從而達(dá)到均衡供熱的目的。第二，處于熱網(wǎng)末段的熱力站，供熱流通的距離較長(zhǎng)，阻力較大，供回水壓差設(shè)置達(dá)到了負(fù)值，此時(shí)可以假設(shè)一次網(wǎng)回水管道，進(jìn)行加壓泵處置，從而增大供回水壓差，保障供熱水的正常流通。第三，處于熱網(wǎng)中段的熱力站，供熱流通距離和阻力一般，此時(shí)可以運(yùn)用電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和加壓泵的共同作用，實(shí)現(xiàn)并聯(lián)設(shè)置。這種聯(lián)動(dòng)裝置，一方面能夠更好地應(yīng)對(duì)供熱初期、末期的一些問題，另一方面還能夠很好地應(yīng)對(duì)供熱高峰期對(duì)供熱水的需求。更為關(guān)鍵的是，通過兩者的合理分配與加壓，使得供熱水熱量能夠被高效運(yùn)用，降低損耗，提高運(yùn)行效率。

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（作者單位：河北建投任丘熱電有限責(zé)任公司）

作者簡(jiǎn)介：

付艷輝（1976.8.3），女，漢，大專，職稱：助理工程師。