國家電投集團東北電力有限公司大連開熱分公司（以下簡稱大連開熱），其前身為成立于1986年的大連經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)供熱公司。2016年4月1日，為做強做優(yōu)供熱產(chǎn)業(yè)，發(fā)揮智慧供熱品牌優(yōu)勢，總公司將大連開熱調(diào)整為直接管理，帶領大連開熱開始探索智慧供熱模式，大連開熱邁入全新發(fā)展階段。

大連開熱原有供熱模式采用PLC控制系統(tǒng)控制供水溫度，依靠運行調(diào)度人員人為調(diào)控供水溫度，依據(jù)室外氣溫，根據(jù)個人經(jīng)驗設定當日二次管網(wǎng)供水溫度。由于無法監(jiān)測用戶室內(nèi)溫度，往往出現(xiàn)過供、欠供現(xiàn)象，并且需要經(jīng)常人為調(diào)控，費時費力，熱耗居高不下，供熱效果不佳。為改變現(xiàn)狀，大連開熱探索采用智慧供熱模式解決實際問題。

為了提升供熱效果，同時控制能耗指標，引入室內(nèi)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，掌握熱用戶室內(nèi)溫度情況，做到有的放矢。然后基于室內(nèi)溫度監(jiān)測系統(tǒng)，建立供水溫度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，根據(jù)用戶室內(nèi)溫度變化，自動控制供水溫度，改變原有人為調(diào)控供水溫度的供熱模式。這樣供水溫度可以隨用戶室內(nèi)溫度變化實時自動調(diào)整，避免過供、欠供現(xiàn)象，降低熱力站耗熱量。

（1）建立室內(nèi)溫度監(jiān)測分析體系

2018-2019供暖期，大連開熱選擇5個典型換熱站，實際供熱面積共計39萬㎡（3500個住戶），按照14%的比例，對供熱區(qū)域嘗試安裝了500臺室內(nèi)測溫設備，作為試點。監(jiān)測人員通過觀察供暖期的室內(nèi)溫度監(jiān)測記錄，并結合實際入戶調(diào)查室內(nèi)溫度情況，發(fā)現(xiàn)有些測溫設備由于安裝位置不合理，采集的室內(nèi)溫度與用戶實際生活區(qū)域的室內(nèi)溫度有很大偏差，產(chǎn)生大量無效數(shù)據(jù)，對計算平均室內(nèi)溫度有很大干擾。

因此，安裝人員及時調(diào)整了測溫設備安裝策略，對測溫點位置不合適的測溫設備進行位置調(diào)整。在非供暖期，大連開熱對區(qū)域內(nèi)各熱力站所轄小區(qū)進行了大面積測溫設備安裝工作，在熱力站每個機組對應的小區(qū)中均選擇了具有代表性的住戶安裝測溫設備。至此，大連開熱掌握了獲取熱用戶有效室內(nèi)溫度的監(jiān)測方法，逐步建立起室內(nèi)溫度監(jiān)測分析體系。

（2）建立供水溫度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

建立室內(nèi)溫度監(jiān)測分析體系后，可以獲取各供熱機組對應供熱區(qū)域的有效平均室內(nèi)溫度。將用戶平均室內(nèi)溫度作為重要運行參數(shù)，引入熱力站運行控制邏輯中，調(diào)節(jié)系統(tǒng)運行，建立供水溫度自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。

將用戶室內(nèi)溫度作為輸入?yún)?shù)，與室外溫度一同輸入建立的負荷預測模型，由模型自動下發(fā)供水溫度曲線，形成自動調(diào)節(jié)模式，替代手動設定供水溫度的傳統(tǒng)調(diào)節(jié)模式。

試點熱力站按照自動調(diào)節(jié)供水溫度的新模式投入試運行后，大連開熱逐步完善負荷預測模型與室內(nèi)溫度監(jiān)測分析系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，在耗熱量控制方面取得良好突破。以采用傳統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)模式的2018-2019供暖期與部分區(qū)域改用自動調(diào)節(jié)供水溫度新模式的2019-2020供暖期作對比，2018-2019供暖期室外平均溫度為2.03℃，供暖期單位面積耗熱量0.2933GJ/㎡；2019-2020供暖期室外平均溫度為1.79℃，供暖期單位面積耗熱量為0.2818GJ/㎡?？梢?，在供暖期平均氣溫同比下降 0.24℃的條件下，改用自動調(diào)節(jié)供水溫度新模式后相比采用傳統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)模式時的單位面積耗熱量仍下降達3.92%，有效證明新建立的自動調(diào)節(jié)供水溫度的新模式效果良好，智慧供熱初步實現(xiàn)。

為進一步優(yōu)化供熱效果，控制耗熱量指標，2020—2021供暖期，工作人員結合換熱力機組區(qū)域特點調(diào)整機組的邏輯函數(shù)，嘗試建立為每個機組建立個性化邏輯控制。工作人員參考運行歷史數(shù)據(jù)，逐個調(diào)試機組的修正函數(shù)。根據(jù)不同的供暖方式，設置不同的基礎供水溫度。散熱器供暖方式基礎供水溫度設置在35℃左右，地面輻射供暖方式基礎供水溫度設置在33℃左右。根據(jù)建筑物圍護結構特性，對圍護結構較差、室內(nèi)溫度隨室外溫度變化較快的區(qū)域采取較快升溫的調(diào)節(jié)方式，對圍護結構保溫性能較好、室內(nèi)溫度隨室外溫度變化較慢的區(qū)域采取較慢升溫的調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)每個機組都有對應的自動調(diào)節(jié)曲線。截至2020-2021供暖期，大連開熱并網(wǎng)面積933萬㎡的供熱區(qū)域全部按照自動調(diào)節(jié)供水溫度的新模式投入運行。2020-2021供暖期單位面積耗熱量為0.2739GJ/㎡，相比傳統(tǒng)供熱模式0.2933GJ/㎡，下降比例達到6.61%。

（3）引入循環(huán)泵轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)

起初，建立自動調(diào)節(jié)模式是為了自動調(diào)節(jié)供水溫度。供熱運行調(diào)節(jié)包括“質(zhì)調(diào)節(jié)”“量調(diào)節(jié)”，二者協(xié)調(diào)互補，共同實現(xiàn)經(jīng)濟運行。因此，待供水溫度自動調(diào)節(jié)模式成熟后，大連開熱引入循環(huán)泵轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)。也就是繼實現(xiàn)自動“質(zhì)調(diào)節(jié)”后研究自動“量調(diào)節(jié)”。將循環(huán)泵轉(zhuǎn)速與用戶室內(nèi)溫度關聯(lián)，進一步實現(xiàn)了智慧供熱，實現(xiàn)熱負荷隨熱需求同步調(diào)整，達到改善供熱效果、節(jié)能降耗的目標。這樣，循環(huán)泵轉(zhuǎn)速過高及流量超供的現(xiàn)象得到避免，熱力站耗電量得到進一步降低。

通過自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，大連開熱實現(xiàn)了供水溫度與循環(huán)泵轉(zhuǎn)速的自動調(diào)節(jié)，將換熱站運行調(diào)節(jié)與用戶供暖質(zhì)量關聯(lián)起來，逐步實現(xiàn)智慧供熱。自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)邏輯圖如圖1所示。

圖1 自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)邏輯圖

（4）供水溫度與循環(huán)泵轉(zhuǎn)速自動調(diào)節(jié)的應用

依據(jù)建立的負荷預測模型與自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)邏輯，通過自動運行參數(shù)設置模塊，進行對應室外溫度條件下的供水溫度與循環(huán)泵轉(zhuǎn)速參數(shù)設置。為達到供暖效果提升的目的，將目標室內(nèi)溫度參數(shù)和調(diào)節(jié)系數(shù)作為人為干預參數(shù)，在基礎供水溫度的基礎上，利用負荷預測模型的模擬功能，自動計算并設置供水溫度。循環(huán)泵轉(zhuǎn)速按照參考流量配比在供暖初期人為進行設定，在供暖期即可依靠智慧供熱模式參照對應室外溫度自動調(diào)節(jié)循環(huán)泵轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)“分階段、變流量”的目的，達到調(diào)節(jié)耗電量的效果（自動運行參數(shù)設置模塊參考數(shù)據(jù)表見表1）。例如當日室外溫度為-15～-5℃時，傳統(tǒng)供熱調(diào)節(jié)模式下，因無法對區(qū)域內(nèi)180個機組同時進行循環(huán)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，為滿足用戶側(cè)熱負荷需求，只能按照當日最低氣溫（-15℃）條件下對應的流量配比2.7kg/㎡設置該機組循環(huán)泵轉(zhuǎn)速為1300r/min，其余時段通過質(zhì)調(diào)節(jié)調(diào)整供水溫度控制供熱量。而采用智慧供熱模式后，可以由自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)按照當日各時段的室外溫度自行對180個機組下達循環(huán)泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)指令，在日間溫度在-10～-6℃時，該機組循環(huán)泵將自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至1200r/min；日間溫度升高至-5℃以上時，該機組循環(huán)泵將自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速至1100r/min。智慧供熱模式使循環(huán)泵轉(zhuǎn)速實現(xiàn)分時段調(diào)節(jié)，避免了傳統(tǒng)供熱模式下循環(huán)泵頻繁高轉(zhuǎn)速運行造成的電能浪費，實現(xiàn)大幅降低機組耗電量的目的。

自動運行參數(shù)設置模塊參考數(shù)據(jù)表

表1

續(xù)表

上述技術已成功應用于大連開熱并網(wǎng)面積933萬㎡的供熱區(qū)域，通過建設自動運行調(diào)節(jié)的智慧供熱模式，實現(xiàn)了人工調(diào)控的傳統(tǒng)供熱模式向自動化、智能化的智慧供熱模式的轉(zhuǎn)變；同時提高了供熱質(zhì)量，整個供暖期用戶室內(nèi)溫度波動控制在±0.5℃范圍，實現(xiàn)了“恒室內(nèi)溫度”管控，杜絕了用戶投訴（改造前后24h內(nèi)室內(nèi)溫度監(jiān)測曲線對比圖見圖2）；在生產(chǎn)方面實現(xiàn)了日計劃、日統(tǒng)計、日分析的（熱、水、電）能耗指標數(shù)字化精細管控，進一步降低了能耗指標。截至2021-2022供暖期，熱力站單位面積耗電量降至0.390kWh/㎡，熱力站單位面積耗熱量降至0.2567GJ/㎡，能耗水平在供熱行業(yè)達到先進水平。采用傳統(tǒng)供熱模式與采用智慧供熱新模式的單位面積耗熱量對比見表2。

圖2 改造前后室內(nèi)溫度曲線對比圖

傳統(tǒng)供熱模式與智慧供熱新模式

單位面積耗熱量對比

表2

由此可見，智慧供熱在提高供熱質(zhì)量，降低熱力站能耗方面效果明顯。大連開熱將在實踐中繼續(xù)探索既滿足熱用戶供熱舒適性需求，又能夠避免過量供熱，從而促進企業(yè)節(jié)能增效的技術手段和管理模式，并愿意和廣大的供熱同行一道，共同努力，不斷創(chuàng)新，為清潔供熱建設與行業(yè)實現(xiàn)“雙碳”目標做出積極貢獻。