智慧供热引领供热行业发展新方向

本刊记者 陈向国

智慧供热是提升供热质量、实现节能降耗减排的重要途径。在供热企业积极探索前行下，我国智慧供热已经取得明显成效。智慧供热要取得进一步发展，还需要破除现存的、在推进过程中出现的新老问题；需要企业勇于开拓，善于实践；需要政府更有效地政策环境支持。本刊记者采访了北京热力集团研发中心副主任、高级工程师李仲博，智慧供热技术服务公司河北工大科雅能源科技有限公司教授、董事长齐承英，北京硕人时代科技股份有限公司市场总监何乐，深入了解企业在智慧供热方面卓有成效的实践，为供热行业发展探明路径、找到方向、积累经验。齐承英表示，从城市供热系统的发展趋势和要求看，无论是发展多热源联网的大型城市供热系统，还是发展清洁能源分布式供热系统，人工经验管理、粗放调节的模式，都不适应发展要求。推进智慧供热有重要实际应用价值，也是供热行业发展的必然方向。

智慧供热是实现精准供热的重要手段

记者：在国家清洁供热政策要求下我国城市集中供热的发展方向？

齐承英：在清洁供热政策的推进要求下，城市集中供热系统发展的趋势有两个方向：一是建设基于大型热电联产的城市供热系统，目标是建立多热源联网、长距离输送、覆盖全城市环形管网、清洁能源调峰的大型城市供热系统，实现“城市供热一张网”“多热源联网”的城市供热大型管网；二是发展基于中小型燃气锅炉、电热锅炉、热泵等的分布式供热系统，采用优质清洁能源分布式供热。对于多热源联网大型城市管网系统，人工调节调控无法适应源、网优化调控的要求，需要发展信息化、自动化、智能化的大型调控指挥系统，需要精准化的数据，采用基于人工智能分析的专家系统优化调控，保障供热安全，保证运行经济性。分布式供热系统更是需要精准供热调控，实现“精准供热”“按需供热”，以实现最大节能效果，保障高品质清洁能源供热的经济性。

记者：请结合集中供热谈谈该如何保障清洁供热的效果并实现精准供热？

何乐：供热是基本的民生工程，让老百姓温暖过冬是党和政府关心和极力保证的重要目标。在全民努力进入小康社会的背景下，2020年的疫情和持续的低温凸显了室内环境的重要性，也给热力公司提出了新的挑战。在满足老百姓的用热要求的同时实现能源的节约，而利用先进的自动化、智慧化手段实现精准供热已经成为行业的共识。

记者：从具体操作层面该如何推进智慧供热？

李仲博：推进智慧供热要针对传统供热方式存在的问题采取措施。首先要明确传统供热的弊端。中国北方城市集中供热系统规模庞大，设备设施状况复杂， 主要有两大难点问题，一是供暖系统的结构设计不合理、热力水力工况不平衡，造成用户室温偏差大；二是热能生产、传输、转换、使用过程中，多层级（热源侧、一次网、二次网等）热惰性、调控不到位导致的供需间在调控与响应上的不满足。因此,推进智慧供热就是要解决传统供热中存在的问题。

技术是大力推进智慧供热的强力保障

记者：在智慧供热方面都采用了哪些技术？

李仲博：北京热力集团总供热面积5.06亿平方米。其中北京市域内供热面积约3.37亿平方米，约占北京供热面积37%；京外供热面积1.68亿平方米，包括山西大同、河北廊坊、涿州、湖北潜江、内蒙古乌兰察布、吉林抚松等，因此在智慧供热领域进行了四点实践。一是自主研发和推广了二次系统按需精准供热技术解决了用户侧供热不均衡、响应速率慢的问题，实现了以用户用热需求为导向的按需精准供热，关键指标达到了国际先进水平，核心技术经吸收消化实现了自主可控。二是在国内供热行业首次应用北斗定位技术，从工程建设开始，利用北斗定位实现城市供热管网关键信息全程可追可溯，实现供热基础设施数字化、可视化，提升安全保障度，助力北京智慧城市建设。三是利用机器人、物联网技术逐步推进城市热网态势感知建设，研发了管沟巡检机器人、引入了无人机进行地下管网巡检，结合物联网温度、湿度传感器、内置光纤监测保温管新等产品，逐步增加城市热网中的“眼睛”，让地下管网运行状态更可感知，巡检运行更便捷。四是建设了城市热网智能调度运行体系。北京热力拥有国内领先的亿平米级别城市热网智能调度系统。通过项目运行，实现合理利用能源，降低供热成本；建立供热保障响应机制和热、电、气的联调机制，加强供热管网的应急保障能力；制定热计量方式下城市热网的精细化调节和运行策略；通过信息技术和通讯手段，建立可靠的热网智能调度体系，保障多热源大型供热系统优化调度管理。

记者：在具体项目中智慧供热的效果如何？

李仲博：北京热力集团承担了国家科技部国家重点研发计划项目《基于大数据的北方城镇按需供热精准调控技术研究与示范》，在供暖面积约13.5万平方米的顶秀金石小区做了示范项目。改造前这个小区的平均室温低于20℃的占11.3%，高于24℃的占52.1%，室内冷热不均现象明显，尤其是热力站近端与远端的楼内室温差别明显，用户自主调节室内温度时容易导致楼内水力失衡，调控难度大。改造后2019～2020年采暖季与2018～2019年采暖季相比，室温均衡度提升53.4%，室温控制精度由±4℃将至±1℃，工单投诉量降31%，热单耗降8%，电单耗降26%，成本费用降29.36万元。

供热质量是对智慧供热最好的肯定

全面实现智慧供热尚存多方待解困难

记者：一枝独秀不是春，百花齐放春满园。除北京外，请谈谈智慧供热在其他地区的建设及成效。

齐承英：工大科雅承担的唐山曹妃甸热力智慧供热升级改造项目，于2019～2020年供暖季投入运行，采用国内领先的工大科雅智慧供热全面解决方案，完成了全部热力站自控系统升级改造，运用大数据分析和机器学习算法，基于热用户舒适室温为目标的反馈调控策略，对热源、热力站以及热网进行自动优化控制，实现显著节能效果。实测数据分析表明，2019～2020年采暖季与2018～2019年采暖季相比，在供热面积增加10.8%、因疫情导致供热延长31天的情况下，曹妃甸热力全网耗热量整体下降了7.9%，节省热量超过6.3万吉焦，折算节约标煤2100余吨，二氧化碳减排量超过5300吨，二氧化硫减排量约43吨，烟尘减排量约22吨。2020年曹妃甸热力及政府主管部门采纳了我公司制作的《曹妃甸热力供热运行报告》中提出的建议，进一步实施了二级网智能平衡改造并建设了曹妃甸区域的智慧供热监管平台，与唐山市城市级供热智能监管平台实现数据共享，并上传至河北省升级供热智能监管平台，形成“省-市-区-企业”四级联动、三级监管、企业智能优化调控的供热信息化、智能化管控体系，成为供热行业技术升级的示范项目。

何乐：硕人时代2020年与承德热力合作建立“启智”智慧供热平台，依据“热量进度一致”的创新平衡理念，吸取了大数据、人工智能、物联网、专家经验等先进技术，为超大型集中供热企业进一步节能8%以上。硕人时代致力于供热企业的智慧化转型升级，近两年为客户安装了10万只室温采集器，实时了解用户供热情况，结合AI人工智能算法实现以供热室温为目的的调控。

记者：全面实现慧供热还存在哪些困难？

李仲博：主要存在两方面困难。一是能源大数据互联互通有待提升。热力企业的数据架构较为复杂，涉及热源、热网及千家万户的热用户，及生产、销售、服务各方面。目前对内还存在着北京热力各子系统间数据交换、数据维度、数据异构等现象；对外与规划、住建、环保等政府部门，水、电、气等其它行业都存在基础信息共享交互的难题。二是智慧供热投资较大。北方城镇供热是带福利色彩的市政公用事业，企业利润率很低，而智慧供热的各类设备硬件、软件系统建设需要大量投资。目前智慧供热技术经济性正在改善，但回收期多数都在5～8年，需要拓展融资渠道，获得政府资金支持。

记者：需要哪些方面的支持？有什么建议？

齐承英：城市供热系统是重要的城市基础设施，是涉及民生服务的重要发面，运营模式是政府部门授权“特许经营”，因此行业发展需要政府相关政策的支持，智慧供热的发展也应该是由政府主管部门进行区域发展的顶层设计、政策促进，才能获得更快、更好地发展，才能避免走弯路、避免重复建设的浪费。

李仲博：在这里主要对政府提四方面的建议。一是建议政府将智慧供热建设纳入老旧小区综合整治范围内。二是建议政府继续加大可再生能源供热的政策支持力度，推进多能耦合、低碳供热。三是建议政府尽快理顺热和电之间的关系，让供热企业能享受到电能供热的各项鼓励政策，改善空气源、热泵供热和绿电储热技术的技术经济性，并建立综合控制策略智能化调控平台，真正实现热、电协同响应。四是建议政府建立相关机制，推进统一的集中供热运行管控、客服平台，在供热行业进行复制推广，整合资源，避免重复性投资，发挥规模效益，推进整体水平提升。

抓住智慧供热发展机遇企业大有可为

记者：全面推进智慧供热企业该如何行动？

齐承英：供热企业目前分地区而治、天然垄断的发展模式在政府基于清洁供热和供热保障能力考虑下会进行供热特许经营政策调整；具备技术、人员、成本、资金等优势的企业会快速发展，形成跨区域的热力集团；在清洁供热能源成本上升的压力下，供热系统运行管理方式将由“经验调节、看天烧火、劳动密集”向“信息化、数据化、智能化”发展。因此，供热企业要抓住时机和机遇，全面升级改造的顶层设计、整体规划、分步实施，切忌孤立地建设某个阶段的信息化、自动化系统，形成信息孤岛，应统筹规划、统一设计智慧供热监控软件平台。软件平台应覆盖“源、网、站、荷、储”，内置大数据回归分析和人工智能专家系统，热力站自控系统、二级网智能平衡系统、热用户室温监测系统等的数据均不能割裂采集、传输、存储，不能再形成孤立的数据库。现有的孤立数据系统应尽快进行统一规划、统一整合，形成完整的智慧供热数据信息系统，并形成“源、网、站、荷、储”的智能分析、联动调度、优化调控系统。

此外，大型热力企业应与智慧供热技术服务单位共同进行人员培训、日常运行交互，提高智慧供热系统的运行管理水平；中小热力企业因为缺乏高水平人才，可以探讨与专业化的智慧供热技术服务单位建立合作模式，包括数据托管、运营托管等模式，保证智慧供热升级改造达到预期目标，节能降耗、降低人工成本，提高企业经济效益。

何乐：实现智慧供热，前提是完成底层数据的上传、整理，建立所有现场仪器仪表的台账及通讯，保证数据的准确和稳定，进而通过对运营数据的分析，借助先进的大数据处理和算法实现自动化、智慧化调控。由于智慧供热是个系统工程，需机电一体化、通讯、软件、硬件、数据库、暖通等多个专业配合，建议热力公司进行智慧化建设根据自身情况量身打造。而自动化企业在提供好的技术、产品的同时，也要与热力公司深入合作，切身了解热力公司的痛点、难点，针对企业最急需的需求提供解决方案。