智慧供热系统运行实践

耿昭玮

  天津市宏源热力工程有限责任公司 天津市南开区  300110

摘要：在智能化技术快速发展过程中，给我们的生活带来方便。以天津市南开区某供热企业为试点,2022-2023年采暖季开展智慧供热系统优化调控功能应用示范。使用该系统可快速建立全网初平衡,并实现管网切割后的快速稳定,对供热管网进行整体分析以弥补不足之处,而且能够做到预测热力站热负荷、合理按需分配热量,从而减少原有人工调节造成的热损失。此次示范切实推进了该供热分公司智慧供热的发展,并为之后整个集团公司推行智能化供热打下了基础。

关键词：智慧供热;自动调节;自优调节

引言

我国的供热起步于人工运行的分散小锅炉房。随着技术进步，供热规模在逐渐扩大，供热系统的自动化水平逐步提高，如今已经实现多种形式的热源共存，部分供热系统实现了信息化，热力站无人值守，开始向供热系统智能化、供热运行管理智慧化的目标前进。我国在城市智慧供热方面的研究刚刚起步，对智慧供热的内涵和外延还缺乏完整的、准确的认识。笔者对此问题谈一些粗线的看法，期待能起到抛砖引玉的作用。

1智慧供热目标

通过我们对智慧供热系统的理解和认识，以及目前国内已经实施的一部分项目，确定了以下目标：其一，对供热资源水力失调和分配不均的问题进行有效解决，节省供热资源。第二，实现全网自动化调节模式，不需要手动调节，真正使用户摆脱双手，实现按需求的精准调控。第三，通过热力站自动化监控和控制模式，实现供热系统的高效率运行，并提前预警故障点。第四，改变传统的运行数据统计和分析方式，避免人工操作造成的数据异议，通过云计算平台，自动对供热数据进行精准的统计和上传，实现供热系统数据的智能化采集。

2智慧供热现状

目前，我国智慧供热存在以下四种现状：第一，随着供热规模的不断扩大，我国大部分城市开始建设一个城市共用一张供热网模式。因此，对于供热系统的安全也就有了更高的要求，如果仍采取原有的管理模式，就会使供热系统存在安全隐患。第二，虽然供热控制设备更新换代，但供热系统中的大量信息还在采取传统的方式，对设备进行调控时仍在采取人工调控方式。第三，无论是一级供热管网，还是二级供热管网，都存在水力失调的问题。为了使这些问题得到解决，要摒弃传统的钻管沟的方法对阀门进行调节，找到新的水力平衡调节方法。第四，我国供热价格确定后，增加了调整时间。为了使环境、气候更加健康，供热企业也增加了新的成本支出，当供热企业投资成本越来越高时，它所得到的经济效益也就越来越低。为了降低成本，就要使用先进的科学技术及信息化手段对其进行改进，不断优化供热系统，从而有效提高供热系统的运行效率，降低能源消耗，降低供热成本。目前，随着智慧城市建设步伐的加快，很多供热企业、系统集成企业、制造企业也相继加入了智慧供热的热潮。

3智慧供热系统运行实践

3.1自动调节模式自动调节模式下,调控人员根据以往经验设定一个目标参数,系统根据该目标参数来调节电调阀开度,目标参数可以选择设定为一次侧流量、二次供/回平均温度、二次供水温度等任意一种。当目标实测值与设定值的偏差超出目标约束上下限时,系统会定时下发指令,调节一次侧电动调节阀开度,使实测值向目标值不断靠近,自动调节模式下能选择三种热力站目标参数,实际运行中可根据实际情况选定其中一种,让热力站一次侧电调阀根据此目标进行追踪调节,最终达到目标值。因为热源不可控,所以在南区使用自动调节模式进行热力站运行调控时,面对供暖前期需要快速、大范围地对热力站进行初平衡调节的情况,以热力站一次侧流量为目标值,根据人工设定的各热力站流量目标进行自动调节,可快速实现全网水力平衡。虽然此方法能对热力站进行更精准的调控,但自动模式较依赖于人工经验,若是工作人员对热力站房不熟悉,则会出现设定的目标值与实际情况偏差较大的情况,从而导致调控不到位。而且,信号远程传输、热力站房电调阀因堵塞导致电调阀开度不精准等问题,也会导致部分热力站实际电调阀开度值与目标总是存在一定的偏差。此外,部分热力站铺设的管道管径较大,电调阀向上或向下偏动很小的范围就可能导致流量突增或突减,所以自动调节模式并非对所有热力站都适用。

3.2自优调节模式

自动调节模式尚需要调度人员参与设置目标参数,而自优调节模式下的调控则更加智能,基本可以实现“无人化”调控。自优调节模式通过机器大脑自动生成、建立全网各站点按需协同调度策略。基于对每个热力站供热小区的热负荷特性分析,实现随室外天气动态变化的各热力站差异化热负荷需求预测,结合热源供热参数(供回水温度、供水流量、供回水压力)的变化,以及热力站在当前阀门开度组合下的分配负荷,进行整体供需平衡态势分析,并利用仿真模型的在线水力工况进行验算,生成新的负荷分配方案与阀门开度调控指令,进而由自控系统按调度策略控制阀门开度,调节全网流量分配组合状态,完成按需闭环调控过程,即通过流量分配的精细化调节,完成站点间协同调度,实现供热达标的目的。自优调节模式可以实现变动工况后的热网水力平衡快速构建,相较于原有调度人员以经验调控的方式,能够大大缩短平衡调节时长,且调节更加精细化。

自优调节热力站根据算法得出的负荷预测生成的界面。图中实心矩形表示实测与预测负荷的超差,带有数字的虚线表示系统根据算法得到的负荷预测值,图片中间有波动的实线表示该热力站实测负荷值。可以看出,该热力站实测值不断向预测值靠近,直至达到预测值,调节到位。在南区应用的自主优化运行策略生成周期为1h,调控时间为0.5h。每个供暖期各个站点情况不同,自优调节模式可以不断“学习修正”。调度人员根据目标参数与实测参数偏差,结合当前热源出力及室外气温条件,判定策略给定的目标值是否需要修正。与实测数据进行比较,如发现偏差较大,则校核热力站面积、流量、温度、负荷等监测数据是否正常,如监测数据正常,修正负荷。对于一些生成目标参数较高的情况,判断实测数据是否也偏高,如果偏高,可以先手动调节阀门,将实测温度降至正常范围,观察其目标温度生成是否过高,根据情况再修正负荷。通过实际运行参数修正,可以不断增强平台系统内的模型建立,提高自优模式的精确性与可靠性,形成越用越准的良性循环。虽遇到偏差较大的站点仍需人工修正负荷,但大大降低了人工工作量。

结束语

综上所述,基于互联网信息技术持续进步,促使云计算等技术运用于供热系统中,这在很大程度上加强了供热系统的工作效率。借助智慧供热系统技术可以实现与相关供热环节的全面连接,同时对供热单元的参数开展有效收集,通过云计算等技术开展自我分析及处理。

参考文献

［1］方修睦．智慧供热对供热及相关企业的要求［J］．煤气与热力，2018，38(3):A01－A05．

［2］林为民，郭经红，吴军民，等．云计算与物联网技术在电力系统中的应用［M］．北京:中国电力出版社，2013:130－135．

［3］景轩，姚锡凡．走向社会信息物理生产系统［J］．自动化学报，2019，45(4):637－656．

［4］周济，李培根，周艳红，等．走向新一代智能制造［J］．工程，2018，4(1):11－20．

［5］周济．智能制造———“中国制造2025”的主攻方向［J］．中国机械工程，2015，26(17):2273－2284．