智慧供热技术在大型供热管网中的应用分析

苏晨曦

摘要：近年来，国内外针对供热系统的研究主要集中在供热设备以及故障检测方面，其中在智能故障诊断系统的研究中，对换热器的诊断已经形成了良好的生态系统。针对集中供热系统中多热源调度优化模型进行了参数的调节，使得整个运行环境从能耗和污染物排放量方面得到了最优解。对于智慧供热解决方案的研究，主要面向特定区域、特定的供热环境，实现了从热源、管网、场站，到户内的数据互联互通与共享。本文对智慧供热技术在大型供热管网中的应用进行分析，以供参考。

关键词：智慧供热；供热管网；应用分析

引言

近年来，我国集中供热行业高速发展，伴随着“天更蓝、屋更暖”的向往，集中供热系统正在发生全面而深刻的变革。碳达峰、碳中和战略目标的提出，加速了变革的进程，集中供热系统日趋综合与复杂，具体表现为：1）热源多样化。城市供热由热电联产、工业余热、长输供热、各类热泵、燃气锅炉等热源综合提供，这些热源在清洁性、经济性、可调节性方面特点迥异。2）节能环保要求增加。在“双碳”目标下，不仅要做好热网的节能降耗工作，还要发展热网的综合调控技术，使热网具备足够的柔性，以应对能源结构变革下能源生产端特性的变化。

1智慧供热管网系统介绍

1.1传感器采集、校准与数据传送系统

智慧系统应用了笔者自主研发的高精度室内远程温度、粗调管网平衡流量、精调管网流量／温度等传感器，在热源侧、换热站一／二次侧、热力入口侧、室内侧采集温度、流量、燃气消耗量等关键参数。传感器具有以下优点：１）外挂式，无需对调试管网改造，成本低；２）安装简单便捷，对施工人员要求低；３）传感器内置绑定式软件，可实现用户精度自动校准、远程传送等功能；４）精度高，准确率达９８％。基于项目成本考虑及住户隐私要求，在典型热用户处安装室内温度传感器，实时监测反馈末端温度情况，由智慧系统判断该用户是否过冷或过热，最终实现精准供热。

1.2数据驱动智慧管理辅助系统

对供热管网进行调试，积累一定数量的运行数据后，综合分析数据，对系统智慧管理起到辅助作用。比如：用户每日定时出现流量异常，则可判定有用户异常使用热水；用户稳定性流量异常，则可判定停暖用户恢复供热；管网流量损耗超出一定范围，则可判定管网漏水；燃气耗量显著增加，则可判定锅炉热损耗过大而需检修。数据驱动式管理可在收费、维修、维护等环节起到良好的促进作用，同时对管理效果可得到有效的监督。

2智慧供热大数据监测平台

2.1平台概述

平台为整个供热环境提供了一系列的配套服务，包括整体环境如天气、供热面积、能耗、换热站数据分析、数据展示等，这些服务可以为供热管理人员提供便捷的管理，使各项工作化繁为简。系统通过对供热设备中已有的数据采集设备与供热设备相关的配套服务进行数据交互，将供热设备中产生的数据进行清洗、分析和计算，一方面将处理结果传输至相应的应用，另一方面将数据持久化，存储至数据库中。数据以json数据形式进行传递，并将数据进行格式化处理，从而解决数据可视化中的数据统一问题，最后传入到客户端。管理人员可以在系统中监控和观察设备，以方便工作人员进行相应的处理。

2.2基础设施层

基础设施层(IaaS)是系统业务的底部支撑载体，内部包括物理资源层、资源虚拟化层和云服务管理层。(1)物理资源层:指的是计算服务集群，包括热力能源web服务器、后端服务器、数据库服务器。(2)资源虚拟化层:是云计算的根本技术支撑，存储方面则主要使用分布式存储架构共享存储集群，用来针对不同的存储数据，例如换热站供温供压等参数数据的分类存储。(3)云服务管理层:为IaaS架构中最为关键的一层，通过云服务管理可以对供热设备进行开关控制、权限设置、故障恢复等管理。

2.3软件服务层

软件服务层(SaaS)在PaaS层之上，它将智慧供热系统下的子系统，以服务的形式发布在云平台之上，便于企业更好地规划系统模块结构，进行及时调整和快速部署。这些子系统包括热网监控系统、全网平衡分析系统、在线热网水力分析系统、热网能耗分析系统与供热地理信息系统、热用户室内测温、热计量系统、气象数据分析系统。

3智慧供热系统主要技术分析

智慧供热，即通过科学信息技术对供热管网运行产生数据信息进行有效收集和处理，并在最优算法支持下，得到供热管网各个节点的实际热量需求，然后结合得到水力工况数据，通过智慧化调节对供热线路进行优化，在真正做到按需供热的基础上，有效实现节能降耗目标。在这过程中，考虑到智慧供热系统算法能力较为强大，实际运用时可以将热源生产能力和热用户实际供热需求有效结合起来，并在进行统一收集和处理以后，制定更加科学合理供热决策，在促进用户热负荷均衡化配置的同时，供热管网智能、透明运行效果也会更加理想。

4智慧供热技术在大型供热管网中的应用

4.1换热站

在大型供热管网中，换热站是重要的混水直供系统，将智慧供热技术运用到其中，就会在站房安装智能调节阀、混水机组等设施设备，确保运行状况符合实际目标要求。与此同时，整个运行过程中，依托智慧供热技术，还能够实现管网故障有效检测和预警，为促使这一功能得到充分发挥，实际应用中就可以将智慧供热技术与地理信息系统紧密联系起来，既能够促进一次、二次管网、阀门等设施部件的检测工作更好展开，又能够及时发现和预警运行过程存在的问题，以避免对换热站正常作业带来不利影响。除此之外，智慧供热技术应用过程中，还可以根据天气、负荷等方面发生的变化，对管网运行线路进行协调优化，在选择最佳运行方案的同时，供热经济性和合理性也能得到有力保障。

4.2热用户

将智慧供热技术运用到热用户环节中，能够对用户室温和用户调节阀相关数据进行实时获取和收集，并将这些数据信息及时传送到供热调度监控中心，中心接收到这些信息以后，能在对比分析中有效把握差异，进而为后续开展热网运行参数智能化调节控制工作提供数据支持，在防止能源浪费情况发生的同时，供热有效性也能得到可靠保障，而用户对供热的实际需求也能得到切实满足。

结束语

１）智慧供热管网系统以物联网、传感器和人工智能为基础，对源网站户各级系统进行数据采集与智慧调控辅助管理，具有低成本、高可靠性、强可复制性，最大程度兼容供热系统现状，以外挂系统为主，可实现与原系统共存、互不干扰的特点。２）本文通过对智慧供热管网系统的精细化调试，相比传统管网调试，较好、较快地实现了各热力用户的水力平衡和热力平衡，同时提升了用户满意度，降低了能耗，减少了碳排放量，为供热企业节约了运行费用，取得了良好的经济、环境和社会效益。３）北方供暖是涉及数亿群众能否温暖过冬的民生工程，非可再生能源消耗量仍然巨大。煤改电、煤改气的清洁供热方式仅在能源侧一定程度地减少了二氧化碳排放，但是为了真正实现“低碳”甚至“零碳”供热，系统输配环节的精细化调试仍是减碳的有效途径，具有很大的节能及减碳空间。

参考文献

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