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Intelligent heating system
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長春市熱力集團智慧供熱系統--工大科雅示范案例！
冬季供暖工作關乎民生，與百姓切身利益相關，是冬季最重要的民心工程之一。北方取暖季節即將到來，做好冬季供熱采暖既是做好“六穩”工作、落實“六保”任務，也是北方采暖地區群眾的基本生活需求。
結合這一時事熱點，《中國建設報》對北京、長春、太原、承德四個城市進行“保暖保供”專版、專題報道，從供熱安全、供熱質量、節能減排、城市熱網的建設管理以及供熱技術升級等方面展開報道。報道全文如下：
科技創新引領智能供熱
精細服務提升城市品質
隨著新技術、新設備、新能源以及信息化的飛速發展，供熱采暖手段也在不斷迭代更新。近年來，在供熱安全、供熱質量、節能減排能力逐年提高的基礎上，北京市不斷加大創新投入，提高工作精細化程度，探索舒適的采暖用熱體驗，實現智慧供熱的發展目標。
人工智能實現“按需控溫”精細化供熱
黨的十九大對建設網絡強國、數字中國、智慧社會做出重大戰略部署。中央經濟工作會議指出，著力推動高質量發展，深化科技體制改革，加快科技成果轉化應用，加快提升企業技術創新能力。大數據、人工智能等新一代信息技術迅猛發展，已經成為帶動中國經濟增長的重要引擎。
對供熱行業而言，“頭痛醫頭，腳痛醫腳”無法從根本上解決現存問題，因此，必須著眼于整個系統，采用系統思維模式，分析和處理所面臨的現實和發展問題。信息技術革命正以傳統產業難以比擬的增量效應、乘數效應和技術外溢效應不斷向其他領域的產品和服務滲透，人工智能、物聯網等新技術加速與供熱行業的融合將供熱系統各環節結合起來，打造真正節能舒適、高效安全的供熱體系。
今年，北京市將試點推行人工智能熱網控制系統。據悉，該系統今冬將在北京市三個大型社區和三個大型區域鍋爐房試點推廣，覆蓋供熱面積40余萬平方米，惠及用戶4000余戶。
人工智能熱網控制系統主要對二次供水管網熱量進行調控，通過在居民戶內加裝室溫采集器，自動收集室溫數據，再根據當前戶外天氣情況等因素，通過精準測算，得出各樓宇所需的供水溫度，自動下達指令，調節每個單元樓口處供熱管網的閥門壓力、流量，使之達到各區域熱量分配平衡，精準調控室溫。
近年來，北京市“接訴即辦”工作體系逐步趨于完善。2019年，北京市“接訴即辦”首次與供熱投訴掛鉤，北京市采取多種方式提高“接訴即辦”的處置效率。供熱期間，暖氣供熱不穩、室溫冷熱不均等問題一直存在，人工智能熱網控制系統可以實現按用戶需求精準控溫，滿足更大面積供熱需求。工作人員通過監控平臺就可以下達指令，實現熱力站無人化值守，確保各區域熱量分配平衡，實現用戶家中室溫精準按需調節，這將有效降低居民投訴率，為落實北京市“接訴即辦”機制、主動服務、未訴先辦的供熱要求提供重要支撐。
當前，高效、清潔、低碳、環保已經成為世界新能源發展的主流方向。相應地，在解決棄風電、谷電消納以及可再生能源并網難的問題中，儲能產業在市場中獲得了發展的重要契機，各類儲能技術也逐漸得到人們的關注。
2018年，北京市正式發布《北京市打贏藍天保衛戰三年行動計劃》，提出到2020年，本市環境空氣質量改善目標在“十三五”規劃目標（56微克/立方米左右）基礎上進一步提高，PM2.5濃度明顯降低。要大幅減少主要大氣污染物排放總量，協同減少溫室氣體排放，全市氮氧化物、揮發性有機物比2015年減少30%以上；重污染天數比率比2015年下降25%以上。
為打贏藍天保衛戰，北京市供熱行業積極推進清潔能源供熱改進，推動了一大批綠色節能儲能供熱新技術、新產品的產業化和應用，構建了綠色低碳、安全高效的能源體系。
北京地區“煤改電”超過百萬戶，早在2016年年底，北京市城六區就已基本實現無燃煤鍋爐。新興的熔鹽儲能技術率先應用于朝陽區花家地社區生活熱水保障中，該技術不但可以替代燃煤或燃氣鍋爐，改變城市能源結構，減少污染物的排放，還可以作為應急熱源，保障臨時停熱用戶的生活熱水需求，同時也可將多余的蒸汽進行蓄熱和放熱，調節蒸汽運行的不平衡。
此外，北京熱力集團積極推動相變儲能供熱、水儲能供熱、氫能供熱等技術的應用研究，推進技術成果的轉化以及示范項目的落地。相變儲能供熱技術利用低谷電開啟電鍋爐產生熱量并儲存于相變材料中，非谷電期間關閉電鍋爐可實現全天供熱。水儲能供熱技術通過晚間谷電將空調系統的能量儲存起來，在用電高峰時段將儲存的能量釋放出來，實現冬季蓄熱、夏季蓄冷，多時段可調式儲能釋能等多種工況，滿足不同行業多時段供暖、供冷需求。氫能供熱技術采用氫能供熱系統，對現有供熱設備進行改造，以氫替代煤和石油，消除了部分燃油燃氣鍋爐房的供熱隱患，同時隨著制氫成本和氫鍋爐、燃料電池成本的下降，以及天然氣管道輸送能力的提升，氫能將在整個供熱、儲能、運輸和工業工程等領域得到更加廣泛的應用。
目前，吉林省長春市正值經濟快速發展的關鍵階段，穩民生、促發展至關重要，而供熱作為民生工作的一個重要組成部分，擔負著重要的責任與使命。隨著國民經濟的增長和城市公用事業的發展，傳統方式的城市熱網建設和管理已難以滿足社會的需求，城市熱網的建設和管理需要結合信息技術，不斷發展建設智慧熱網，提高供熱質量，增強熱用戶幸福感和獲得感，為維護經濟發展和社會穩定大局、全面建成小康社會作出貢獻。
隨著5G（第五代移動通信技術）、北斗定位系統、云計算、大數據、物聯網等新一代技術的迅速發展及應用，供熱行業已經迎來智慧化轉型的關鍵階段。長春市熱力集團重點打造了智慧供熱及多熱源聯網工程，不斷提升供熱的管理和服務水平。
為了有效保障熱管網末端用戶的用熱需求，長春市實現了五大電廠與市內主要調峰鍋爐房的供熱主管網互聯互通。多熱源聯網工程完工以后，市區內的五大電廠和十一座區域鍋爐房聯成一張大網，互為安全保障，提高了電廠熱源補充的安全性和可靠性。
同時，針對多熱源聯網互備互補、大型復雜管網輸配平衡調節、供熱安全保障、節能降耗等需求，長春市建設了現代化綜合性管控平臺。平臺基于大數據分析進行全網優化調控，實現了生產、服務管理方面質的飛躍。以信息化、自動化、智能化為基礎的智慧供熱理念，完全取代舊有的粗放式、低效率的現場人工調節理念，保障供熱運行精準高效，真正實現“智慧供熱”，達到安全、高效的目標。智慧供熱系統還可以自動反饋生產運行大數據，精準預測未來時段所需參數，形成生產分析報告，給網上各熱源分配供給量及運行參數提供指導值，并實現在復雜工況下熱源切換的無縫對接，大大降低熱源切換給熱用戶帶來的影響。
供熱運行期間，長春市熱力集團調度中心時時監視各熱源電廠、鍋爐房、熱網支線、換熱站及室溫的運行參數，及時對生產運行情況進行分析、管控。相關工作人員還可通過手機APP隨時隨地查看生產運行狀況，實時了解用戶繳費信息、測溫點情況、故障影響因素等相關信息，達到實時監測、快速調整的目的。隨著智慧熱網系統的深度應用，智能調節的高效性也得以體現。供熱初調節由原來的5~7天縮短到不到1天，運行中的局部調整由原來的48小時縮短到2~4小時，有效提升了百姓在“互聯網+”供熱模式下的服務體驗，用戶滿意率逐步攀升。
智慧熱網供熱系統熱源負荷大數據預測模型建立后，為制定多熱源聯網調峰方案提供了堅實依據。通過分步啟動調峰熱源的具體運行策略以及指導各調峰熱源運行負荷的方式，保證熱網供熱安全與穩定的同時提高了供熱能力。
作為服務民生的行業，智慧熱網系統進一步提高了長春市供熱生產的精細化管理，實現了快速響應、快速處理、業務全流程監管，提升了服務口碑，達到了預期的社會效益。
從整體來看，通過大數據分析指導供熱生產運行調節后，對全部熱力站實現遠程監控、無人化值守，同時換熱站的水力工況和熱力工況均滿足穩定運行，實現了均衡輸送、精確調節、由達標型供熱向舒適性供熱轉變的目標。通過全網關鍵節點的各類傳感器，全程監控供熱管網的運行情況，精細調節，并及時發現管網漏損情況，進一步降低由于管網的跑冒滴漏造成的成本損失。
2019年供熱季，長春市多家供熱企業依托“智慧熱網”管理系統進行熱網調控，通過物聯網、云計算等信息技術和供熱運行大數據，實現由經驗供熱向數據供熱的轉變，通過一張張“智慧熱網”，讓居民享受到更貼心的溫暖。智慧供熱系統的應用，不但提高了公共服務水平，也為供熱行業提供了轉型升級解決方案及示范案例。
“新基建”的快速推進，將進一步為供熱智能化升級改造提供有力支撐，供熱智能化升級改造將成為供熱行業的發展趨勢。未來，供熱技術與現代信息技術的深度融合將成為供熱產業升級發展的必然方向，智慧供熱將成為供熱產業發展的新業態。
供熱作為城鎮能源基礎設施的重要保障，既是系統工程，又是關乎民生福祉、環保節能的社會問題。供熱行業肩負著能源革命及清潔取暖的雙重使命，成為構建生態文明社會和中國特色新型城鎮化的重要內容。
在新需求的驅動下，新舊動能加快轉換，供熱產業格局發生深刻變化，供熱行業也迎來新的發展機遇，應以新的發展理念為引領，以綠色、智能為方向，全力打造新時代智慧供熱系統，助力供熱事業再上新臺階，全面推進生態文明建設，建設美麗中國。
自2003年國家八部委下發《關于城鎮供熱體制改革試點工作的指導意見》以來，承德市積極探索供熱計量改革試點工作。自2007年起，市區新建建筑全部采用供熱計量收費模式，供熱計量已經得到廣泛應用和社會認可，累計為用戶退費2.2億元，真正實現了惠民、利民。
經過多年的探索，河北省承德市在政策制定、運行管理、技術規范等方面形成了一套完整的、具有鮮明特色的供熱計量改革模式。供熱計量“按需用熱、熱量計費”的方式，也倒逼了供熱企業由粗放式管理向精細化管理的轉變，促進了企業在能耗管理、精細化管理方面的自我提升。供熱計量的實施，還帶來了傳統的“計劃供熱”向“按需供熱”的轉變，推動了供熱系統的智能化改造，實現了“人工調節”向“自動化調節”的轉變。
“自主調節、按需用熱、滿足用戶個性化需求”將是新一代供熱系統的必備特點，也是從根本上減少不必要能源消耗、實現節能減排的重要手段。為滿足廣大熱用戶對居住環境更加舒適的需求，通過逐步開創自主按需用熱的新模式，承德熱力集團公司在2018年春季開始首創推行“彈性供熱”。“彈性供熱”是以完備的供熱計量系統和用戶端溫控系統為支撐，提供“供熱時間彈性化、用熱方式個性化”服務的全新供熱模式。在正常供暖期外延長供熱時間，用戶可根據自身供熱需求自主調節室內溫控裝置，實現“主動調節、按需用熱、計量收費”。目前承德市已有約40%的用戶體驗到了彈性供熱帶來的溫暖、便捷、個性化體驗。承德市也先后被列為供熱計量改革示范城市、世界銀行供熱改革和建筑節能示范城市。
每次小的技術升級都會帶來大的產業改變，在新一代信息技術不斷更新換代的背景下，供熱行業也必然迎來新的變革。
為適應供熱模式的逐步改變，承德市在未來五年內將充分運用物聯網、5G、大數據、人工智能等先進的ICT（信息與通信技術）技術手段，實現設備系統信息化、自動化、智能化多層面的數字化升級至關重要。因此，建設智慧供熱系統，實現對供熱設施動態化、數字化管理，打造用戶遠程自主調節的智能溫控系統和客服系統，進一步提升用戶用熱體驗，提高供熱服務水平將會是重要的發展方向。
智慧供熱系統建設，必將帶來傳統供熱系統的全新革命。承德市通過廣泛推行供熱計量，開創“量販式”的計量收費模式，收集了海量的用戶用熱數據，這為新一代智慧供熱系統建設奠定了堅實基礎。新系統將在滿足熱用戶在用熱“時間、空間、質量”上自主調節、個性化用熱的同時，促進資源優化配置、降低熱能損耗、減少污染物排放，最終達到熱源、熱網、熱用戶全系統節能、降耗、減排，為熱用戶提供安全、高效、清潔、舒適的用熱服務。
供熱作為傳統行業，未來應順應新時代社會經濟發展需求，根據“新基建”“新城建”的相關政策要求，以智慧城市、智慧能源的總體設計框架為依托，以“智慧供熱”系統建設為契機，主動融入“數字經濟”和新型城鎮化建設理念，不斷提高自身管理效能和服務水平，推進智慧供熱系統賦能供熱行業。
黨的十九大報告指出，堅持全民共治、源頭防治，持續實施大氣污染防治行動，打贏藍天保衛戰。冬季保暖保供不僅要滿足人民群眾的采暖需求，也要把握供熱期的空氣污染防治問題。
作為典型的北方城市，山西省太原市每年的冬季供熱期要從11月延續到來年3月。一年5個月的供熱期使得保障市民溫暖過冬成為太原市的民生工程。保障市民溫暖過冬，保護太原碧水藍天，是太原市冬季供熱工作的兩個主要著力點。
城市集中供熱是城市建設的基礎設施之一，是節約能源、改善環境、提高城市居民生活質量的重要措施，也是城市現代化建設的重要標志。
作為全國能源重化工基地，太原市特殊的地理位置和重型工業的分布結構使得環境保護成為其迫在眉睫的問題。因此，加快建設和發展城市集中供熱，已成為太原市城市建設的重要內容。
2017年，《太原市城鄉管理“十三五”（2016~2020年）規劃》發布，明確“構建一網多源的總體供熱格局”。近年來，太原市大力發展集中供熱，以太原市熱力集團有限責任公司為例，目前已經形成“以熱電聯產及工業余熱為主，燃氣調峰為輔，其他清潔能源為補充”的供熱模式。今年該公司已完成集中供熱擴網600萬平方米，今冬集中供熱總面積將達到1.62億平方米。
集中供熱通過整合能源資源，實現節約能源，提高能源利用率。據統計，采用集中供熱，能源利用率可以達到80%。集中供熱減少了能源運往多個熱源時的損耗，利用率大大提高。此外，集中供熱還改善了多熱源多污染問題，提高城市空氣質量。在一個城市范圍內，集中供熱只需選取一個或幾個熱源就可以保障城市供熱需求，因此，在熱源選址時可以選擇對城市環境造成污染較小的區域，改變多熱源多污染格局，提高城市空氣質量，提升人民群眾生活水平。
把城內的老舊熱源搬出去，在遠郊建立潔凈熱源，是太原市供熱工作為適應城市規模越來越大、供熱面積持續增長、環境保護要求越來越高的情況而采取的新舉措。今年5月，山西省發布《山西省2020年冬季清潔取暖工作方案》，明確太原、陽泉、長治、晉城、臨汾、晉中、呂梁、運城等城市需要完成137.2598萬戶的清潔取暖改造任務，以煤改電等方式實現散煤替代，同時提升煤改電的補貼力度。6月，太原市公布《太原市打贏藍天保衛戰2020年決戰計劃》，繼續進行冬季散煤替代，完成22.7萬戶的清潔取暖改造，全市農村清潔供暖改造覆蓋率力爭達到85%。
隨著物聯網等新一代信息技術的發展，完善供熱服務平臺建設，運用現代化手段提升供熱服務水平已經成為太原市供熱行業提質增效的重要手段。無論是從不同類型熱源協同調度、能源高效輸配角度，還是從安全運行調控和高效管理等角度考慮，構建由信息化和自動化體系構成的綜合智慧型平臺，以實現對當前太原市超大型復雜熱網的有效管理都是必要的。
通過智慧供熱平臺可以實現從供熱前的注水、冷運到后期的遠程監測、供熱運行調節等全過程協同調控。以太原市熱力集團有限責任公司為例，通過智慧供熱平臺，實現了對1747座熱力站、熱網管線、井室、閥門等設施設備信息的綜合管理，對注水情況進行了全網監測，集成運行數據，統籌開展注水和消缺工作，并對熱網運行中的水力工況、管網切換等工作進行了總體調度指揮。
10月20日，太原市供熱管網開始注水調試，全市熱網升溫運行，暖流進入用戶家中。通過智慧供熱平臺熱力管網水力平衡在線分析系統，在熱網運行狀態發生變化時，系統能夠及時進行計算分析，采用泵閥聯控措施，隨時調整管網運行狀態，達到高效穩定運行目的，滿足了日常大量計算分析需求，同時實現調控升級。
針對運行中突發的供熱故障等情況，智慧平臺能夠及時啟動應急響應，通過運行診斷、熱網尋優、爆管解列分析、報表管理等一系列輔助性信息支撐，分析故障影響范圍，確定采取的相應措施，以便在最短時間內完成故障處理，為供熱故障處理提供了有力的工具支撐。
當前，人工智能技術正處于由研發向大范圍應用的轉變階段。2017年，國務院印發了《新一代人工智能發展規劃》，提出了面向2030年我國新一代人工智能發展的重點任務，為我國人工智能進一步加速發展奠定了重要基礎。供熱行業自2015年開始，受到人工智能浪潮的影響，傳統供熱模式開始向“智慧供熱”方向邁進。當前，太原市結合“多源一網”和全市超大熱網的供熱運行特點，深化智慧供熱平臺的開發利用，整合熱用戶及二次網地理信息，引入人工智能技術，結合氣象變化情況實現建筑供熱負荷精準分析、構建信息安全防護系統等，打造從熱源直至熱用戶的全數據信息系統，實現熱用戶、熱網和熱源的聯動控制，充分發揮供熱調度、節能降耗作用，實現熱網系統安全、穩定、節能運行。
冀公網安備13019902000532號