城市集中供热智能化与智能热网的构建路径探讨

毕刘洋

摘要：城市供热是一项十分重要的民生工程，关系人民生活品质。但随着近年城镇化的不断发展，城市供热系统面临的问题越来越多，传统的供热方式已经不能满足城市的发展需求，而且能源利用率不高、造成资源的大量浪费。现就如何做好现代城市供热服务已成为当前不可回避的问题，本文就现阶段城市供热存在的问题做出分析，合理利用科学技术实行节能措施，保证城市供热的高效性、可靠性。

關键词：集中供热；智能热网；提质增效

1引言

现阶段，城市智能供热系统得到了初步发展，但是仍然存在与城市发展不匹配的问题，此外，各供热换热站在配套管理上也出现参差不齐的现象，引发了一系列供热不均、不到位的问题。研究城市供热网智能化是未来该系统一个发展方向，本文就对近年的供热系统设计经验进行总结，提出一些新的节能措施，希望能够改善当前城市供热面临的棘手问题并得以探讨。

2集中供热存在的问题与热网智能化的必要性

随着热用户的逐年增长，管网长度及供热半径日益增加，并为满足供需平衡，如何管理好这些联网运行的供热系统，简单的监测管理已经不能满足现阶段实情。下面就城市集中供热面临的问题梳理为如下几点：（1）热网输送能力受限。随着城市发展，用户增加，管网能力不足、供热不足，管道陈旧破损、热量损失增大、用户近热远冷；（2）热源普遍不足。热源的建设得不到统一规划，跟不上城市建设发展；（3）供热计量形式化。供热效果不均、不能自主供热，依然按面积收费，不能分室调控，造成能源浪费、收费不均。（4）参数测量单一。对运行工况不能做出快速、准确的分析判断；（5）系统工况失调，造成用户冷热不均，热用户盲目放水，造成管网补水量大；（6）非最佳工况运行。供、需不匹配；设备选型预留量大、及站房耗能大等。

故当前形势下，实现城市供热网的智能化十分必要。

一是环境政策要求，随着能源结构的调整与环境保护政策的出台，雾霾等气候污染急需整治，燃煤小锅炉房已相继面临关停或调峰，燃煤电厂也逐步面临以热定电的运行方式，能源利用的逐步减少已成为必然趋势，传统的能源利用逐步萎缩，故提高现有能源的利用率是供热行业普遍探讨的问题，供热的智能化以提高能源利用率是寻找生存机会的唯一道路。

二是随着供热规模的不断增大，城市供热必然要面临以下几个方面的挑战：（1）为了保护大气环境，由于煤炭资源的紧张，清洁能源对以煤炭为燃料的热电联产和区域锅炉房是个挑战。（2）由于缺乏完善的长期供热规划、规划往往滞后于城市经济发展的目标，造成供热热源的建设滞后于供热需求的发展，未来必将面临严重的供热不足问题。（3）由于供热面积扩大，供热设施增加，热力公司必将面临极大的热网运行管理上的压力；同时由于热源的建设投资巨大，热力公司也必将面临资金上的巨大压力。（4）当前集中供热自动化水平和运行操作管理水平有待提高，很多热力公司由于供热的季节性，使用很多季节性运行人员，季节工的不稳定性和知识经验的欠缺，给热网运行安全性和稳定性造成隐患。（5）随着管道运行年限的逐年增加，供热管网也必然要面临更多的泄漏、爆管等带来的安全挑战。因此，为及时满足未来用户供热需求，最好的办法就是升级完善上位监控中心建设，建设热网运行调度管理系统，并以热网运行调度管理系统为基础，构建能耗管理平台。从而提高热网运行管理水平，挖掘供热潜能，降低现有系统的运行能耗，并通过实时监视，提早发现热网可能存在的安全隐患。

3城市供热系统的节能措施

集中供热系统节能主要有两方面：一是建筑本身节能，二是集中供热系统节能。建筑本身节能是通过节能建筑或对既有建筑进行节能改造，降低建筑物本身能耗实现的，是供热系统节能的根源；供热系统节能则是通过应用新技术、新工艺，依靠技术进步实现节能挖潜；热网智能化监控管理系统则是桥梁，利用物联网将热源、热网、换热站、热量表、温控装置等各种供热设施连接在一起，实现用户与热网互动，随时进行信息交换、自动控制、分时分区和远程监控，使居民享受智能电网一样享受到智能热网带来的舒适生活。本文主要介绍供热系统节能。主要有以下三个方面：

（1）供热热源节能技术

供热系统热源厂是输送热量的源头，火力发电厂部分凝气机组改供热，可以节约能源替代城市小锅炉，对热电联产企业则要实施内部挖潜，采用低真空供热改造、选用节能设备，多热源联网保障运行，实现集中供热管网为节能网、安全网。主要方式有汽轮机组低真空供热利用、热电机组与热水锅炉联合供热、汽动泵技术、混水供热。

（2）热网节能技术

集中供热管网系统中一、二级管网能耗为热量、电量、水量，占总成本的60%-80%。管网是供热系统中较薄弱的环节，因此把供热管网建设好、解决好水力失调、节约管网的无谓能耗，才能更好的落实供热的安全运行和节能。科学控制、合理调节、均衡供热，运用现代化管理方法，是供热企业热网系统节能运行的当务之急。主要方式有分布式变频、管网优化与减阻。

4城市供热网的智能化控制

按照理论解释，智能化控制管理的主要目的就是在运动过程中保持热量的收支平衡。它是指各换热站和各个热源提供的热量在1个周期内保持总体平衡。理论上，能量是平衡的，但是在实际的过程中，存在热量转换的损耗，因此，在热交换的过程需要及时的适量的补充热量，才能保证热网的供热系统的温度恒定。

智能化控制方式主要有如下几点：

（1）气候补偿。通过调节换热站二次间接供水的温度来降低换热站供给的热量，这样不仅可显著降低投入成本，还可使用户的舒适度在接受供热过程中得到提高，是城市供热智能化控制中最常见的方式。气候补偿的供热过程中最好的操作方法是先建立室外温度和二次供热温度对应曲线，再根据实际情况在换热站的转换中进行具体调整。

（2）无人值守操作。通过在换热站内安装自控设备来自动调节补水、水温、故障检查等作业，取缔了人员值班管理，是智能化控制和管理的第二种常见模式。该操作模式具有较多优势，如减少了人力资源的使用成本，降低了实际操作的工作强度，增加了供热网的安全性和稳定性，还加强了整个系统的可靠性和精确性。

（3）换热站控制。对换热站的控制主要包括控制高温水流量温度、调节二次供水温度及对换热器进行管理等。换热站作为整个城市供热系统的核心环节，其主要作用是使电厂提供的高温热水降低热量转变成用户直接可使用的二次中、低温水。

5结语

智能化是未来城市供热系统的发展方向。随着科学技术的进步，自动化元件的引入，实现精准可靠的控制不再是梦寐以求的，将逐步落实到实际工作中去。技术的革新将推动城市供热系统智能化的进步，也必将为人民创造更加舒适的生活环境，推动未来社会经济的发展。

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