淺談城市智慧熱網(wǎng)的運行與調(diào)控策略

摘要：現(xiàn)階段城市供熱技術日益完善，城市發(fā)展對供熱節(jié)能減排的要求也日益提升，智慧熱網(wǎng)在節(jié)能減排以及自動調(diào)節(jié)等方面展現(xiàn)出特殊的優(yōu)勢，對城市供熱發(fā)展來說極為重要。本文主要分析了城市智慧熱網(wǎng)的運行系統(tǒng)，提出城市智慧熱網(wǎng)的調(diào)控策略，進一步提高智慧熱網(wǎng)的運行效率。

關鍵詞：城市供熱；智慧熱網(wǎng)；運行系統(tǒng)；調(diào)控策略

對于供熱行業(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、自動化發(fā)展，提升硬件投入和軟件研發(fā)，使得管網(wǎng)中的設備與數(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)、儲能設備、換熱站等，運用大數(shù)據(jù)技術、智能控制技術、移動網(wǎng)絡技術以及物聯(lián)網(wǎng)技術，促進熱網(wǎng)系統(tǒng)精準計量、監(jiān)控、自動化調(diào)節(jié)，實現(xiàn)熱網(wǎng)系統(tǒng)的安全性、經(jīng)濟性、可靠性等進一步提升。

一、城市智慧熱網(wǎng)的運行系統(tǒng)概述

一般來說，城市智慧熱網(wǎng)運行系統(tǒng)運用“互聯(lián)網(wǎng)+傳統(tǒng)供熱”技術，構建供熱管控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能在于數(shù)據(jù)的采集、處理、分析、診斷以及遠程控制，總體架構分為感知層、網(wǎng)絡層次、應用層。

感知層的作用在于實現(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、熱源等運行數(shù)據(jù)，通過對信息傳感層設計，提高熱用戶計量系統(tǒng)管控與信息傳感系統(tǒng)，構建出“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，硬件運用模塊化設計，促進多重數(shù)據(jù)傳輸；信息采集點采用統(tǒng)一的標識，促進跨區(qū)域數(shù)據(jù)傳輸；網(wǎng)絡時鐘同步，維護物理量時序的精準性；全面掌握熱網(wǎng)、熱換站等工況，促進管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)。

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

應用層的作用在人工智能數(shù)據(jù)挖掘，首先對采集數(shù)據(jù)進行預先的分析和處理，在進行具體的多維度統(tǒng)計分析和模擬計算，從而排除設備故障，對控制預測進行科學分析，最終實現(xiàn)智慧熱網(wǎng)的節(jié)能高效運行。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)預測功能等，推動智慧熱網(wǎng)的系統(tǒng)優(yōu)化運行。

二、城市智慧熱網(wǎng)運行系統(tǒng)構建的價值與意義

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

首先，智慧熱網(wǎng)運行系統(tǒng)能夠改善熱網(wǎng)不平衡問題。傳統(tǒng)的熱網(wǎng)運行過程中，普遍存在熱網(wǎng)運輸距離長、熱網(wǎng)調(diào)控手段單一、熱網(wǎng)自動化水平偏低等問題。而智慧熱網(wǎng)的出現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)熱網(wǎng)運輸?shù)木珳仕瓦_，運用多元化調(diào)控手段實現(xiàn)精準熱網(wǎng)調(diào)控，實現(xiàn)降本增效。與此同時，還大大提升了熱網(wǎng)的自動化水平，使得整個大網(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)運行系統(tǒng)實現(xiàn)了對用戶供熱故障的實時分析、處理，運用數(shù)據(jù)圖表、曲線展示等分析方法，快速鎖定問題點，便于決策管理人員及時制定出解決方案。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)、收費系統(tǒng)的工作人員快速響應，從而大大提高供熱企業(yè)的管理水平。

最后，智慧熱網(wǎng)運行系統(tǒng)能夠促進企業(yè)管理和大數(shù)據(jù)的挖掘運用。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)能夠正常進行大數(shù)據(jù)的挖掘以及應用，進而提升企業(yè)管理效率。面對海量的熱網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)，智慧熱網(wǎng)能夠進行供熱區(qū)域建筑熱特性、熱源特性以及管網(wǎng)輸配特性等進行分析，從而得到一定的聯(lián)系與相關關系，有效提出管網(wǎng)的優(yōu)化控制措施，促進熱網(wǎng)安全、可靠、節(jié)能運行。

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)控目標是要實現(xiàn)城市供熱的“均衡輸送、按需供熱”，從實施策略的角度來說，也應依據(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，運用自動控制功能以及計算機網(wǎng)絡監(jiān)控功能實現(xiàn)對室外溫度變化的信息采集，結合熱力站各控制機，對城市供熱形成現(xiàn)場控制層。同時結合數(shù)據(jù)傳輸，形成獨立的監(jiān)控網(wǎng)絡。在網(wǎng)絡監(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荷數(shù)據(jù)信息，對供熱企業(yè)管網(wǎng)內(nèi)熱力站的輸出總熱量進行預測。以預測數(shù)據(jù)為依據(jù)，對各熱力站控制參數(shù)以及數(shù)據(jù)進行調(diào)控，從而最終按需求進行熱量分配，達到“均衡輸送、按需供熱”的目標。如果在熱源供熱能力較差的前提下，則應首先進行定流量調(diào)節(jié)工作，維護系統(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)控制策略具體實施，應根據(jù)熱力站距離熱網(wǎng)前段的位置不同，合理設置調(diào)節(jié)策略。即在供回水壓差充足時，運用電動調(diào)節(jié)閥控制；在供回水壓差不足時，運用加壓泵控制；基于兩者中間的情況，應采用兩種裝置并聯(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，應運用電動調(diào)節(jié)閥進行循環(huán)水熱量的控制，從而達到均衡供熱的目的。第二，處于熱網(wǎng)末段的熱力站，供熱流通的距離較長，阻力較大，供回水壓差設置達到了負值，此時可以假設一次網(wǎng)回水管道，進行加壓泵處置，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，此時可以運用電動調(diào)節(jié)閥和加壓泵的共同作用，實現(xiàn)并聯(lián)設置。這種聯(lián)動裝置，一方面能夠更好地應對供熱初期、末期的一些問題，另一方面還能夠很好地應對供熱高峰期對供熱水的需求。更為關鍵的是，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用，降低損耗，提高運行效率。

參考文獻：

[1] 費巍巍，張慶，張志鑫.長熱集團智慧熱網(wǎng)管控系統(tǒng)改造工程設計與應用[J].區(qū)域供熱，2018（3）：95-99.

[2] 王建平.淺談多熱源供熱對城市集中供熱的重要意義[J].城市建設理論研究，2012（14）：112-113.

[3] 韓釗，袁建娟，孫春華，等.基于信息化的智慧熱網(wǎng)系統(tǒng)應用分析[J].區(qū)域供熱，2018（2）：24-30.

（作者單位：河北建投任丘熱電有限責任公司）

作者簡介：

付艷輝（1976.8.3），女，漢，大專，職稱：助理工程師。