李梅

山東省煙臺(tái)市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū) 山東煙臺(tái) 264006

目前以集中供熱為主要方式，但當(dāng)前供熱系統(tǒng)的運(yùn)行管理和控制技術(shù)還不夠成熟，供熱智能化與現(xiàn)有供熱規(guī)模的發(fā)展不成正比?；诩泄嵯到y(tǒng)中對(duì)信息化、智能化應(yīng)用的迫切需求，更多的學(xué)者、集中供熱企業(yè)等都意識(shí)到了這一點(diǎn)，開(kāi)始大力研究并發(fā)展智慧供熱。下面筆者就對(duì)此展開(kāi)探討。

1 智慧供熱系統(tǒng)概述

整個(gè)智慧供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，系統(tǒng)從下到上主要分為6個(gè)子系統(tǒng)，依次為：能源設(shè)備層、能源物聯(lián)網(wǎng)層、能源大數(shù)據(jù)層、能源運(yùn)營(yíng)架構(gòu)平臺(tái)、綠色運(yùn)營(yíng)管理層和能源服務(wù)層。其中，能源設(shè)備層是供熱系統(tǒng)的基石，主要包括冷熱源設(shè)備、流體輸配系統(tǒng)、換熱機(jī)組與換熱站、管網(wǎng)平衡系統(tǒng)、能量計(jì)量?jī)x表、室外氣象及室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)設(shè)備。能源物聯(lián)網(wǎng)層負(fù)責(zé)從能源設(shè)備層完整采集供熱數(shù)據(jù)并傳輸?shù)侥茉创髷?shù)據(jù)層進(jìn)行匯總。能源運(yùn)營(yíng)架構(gòu)平臺(tái)包括模型管理平臺(tái)、模型設(shè)計(jì)平臺(tái)、測(cè)試試驗(yàn)平臺(tái)、數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)平臺(tái)、大數(shù)據(jù)可視化平臺(tái)和策略管控平臺(tái)，主要負(fù)責(zé)接收大數(shù)據(jù)層匯總的數(shù)據(jù)并進(jìn)行詳細(xì)分析，之后將分析結(jié)果傳遞到綠色運(yùn)營(yíng)管理層的智慧能源管理展示平臺(tái)進(jìn)行供熱運(yùn)營(yíng)可視化自動(dòng)控制。最后將控制策略傳遞到能源服務(wù)層的應(yīng)用交互節(jié)點(diǎn)上。

圖1 智慧供熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意

2 供熱系統(tǒng)節(jié)能控制技術(shù)研究

圖2 智慧供熱管理平臺(tái)節(jié)能控制模塊（模型數(shù)據(jù)）

節(jié)能降耗是智慧供熱系統(tǒng)中一項(xiàng)重要工作，因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際供熱需求形成完善的節(jié)能控制技術(shù)手段。節(jié)能控制是智慧供熱實(shí)現(xiàn)節(jié)能的直接作用模塊，是關(guān)系到系統(tǒng)能否穩(wěn)定安全運(yùn)行的關(guān)鍵，同時(shí)也是智慧化平臺(tái)的亮點(diǎn)技術(shù)。該策略的制定需要與供熱系統(tǒng)調(diào)試、診斷相結(jié)合；供熱系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息化、運(yùn)行方式自動(dòng)化是推進(jìn)智慧供熱的前提；城市供熱系統(tǒng)智慧升級(jí)改造是供熱節(jié)能的重要抓手，可有效提升運(yùn)行與管理水平，達(dá)到節(jié)能降耗的目的。智慧供熱管理平臺(tái)節(jié)能控制模塊如圖2所示。

節(jié)能控制主要包括熱源節(jié)能、換熱站節(jié)能以及末端節(jié)能，全過(guò)程將通過(guò)系統(tǒng)自學(xué)習(xí)的模式持續(xù)節(jié)能控制運(yùn)行，節(jié)能控制流程圖如圖3所示?？刂频闹饕獏⒖己诵臑樨?fù)荷預(yù)測(cè)，負(fù)荷預(yù)測(cè)將結(jié)合室外氣候及預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)、系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)等，并通過(guò)計(jì)算模型完成負(fù)荷預(yù)測(cè)的計(jì)算。系統(tǒng)模塊在實(shí)行自動(dòng)調(diào)控前將根據(jù)節(jié)能控制策略、安全控制策略進(jìn)行綜合判斷，實(shí)現(xiàn)基于安全運(yùn)行基礎(chǔ)上的節(jié)能控制，真正實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)安全穩(wěn)定節(jié)能的目標(biāo)，為企業(yè)達(dá)到最大限度的盈利的目的。

圖3 供熱系統(tǒng)節(jié)能控制流程圖

3 換熱站系統(tǒng)控制要求

智慧供熱節(jié)能控制主要體現(xiàn)在對(duì)換熱站的節(jié)能控制方面。因此，換熱站系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)按照熱用戶(hù)的供熱需求進(jìn)行供熱應(yīng)提出以下3個(gè)控制要求，來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

3.1 本地手動(dòng)控制

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制柜手動(dòng)控制二次網(wǎng)循環(huán)泵的運(yùn)行頻率和補(bǔ)水泵的啟動(dòng)、停止，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，人工調(diào)節(jié)適應(yīng)末端用戶(hù)用熱需求。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制

利用PID算法，通過(guò)一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制二次網(wǎng)供水溫度；根據(jù)二次網(wǎng)最不利點(diǎn)供回水壓差作為反饋信號(hào)，循環(huán)泵采用變頻控制，實(shí)現(xiàn)二次網(wǎng)的變流量自動(dòng)控制。

3.3 遠(yuǎn)程自動(dòng)控制

通過(guò)室外溫度變化等相關(guān)因素設(shè)定的負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線(xiàn)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)，滿(mǎn)足熱負(fù)荷變化需求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能舒適運(yùn)行。供熱系統(tǒng)將一次側(cè)管網(wǎng)供水壓力、溫度，與室外環(huán)境溫度、一次側(cè)供回水目標(biāo)溫度、壓力及末端用戶(hù)溫度建立數(shù)學(xué)模型，如恒溫模型、動(dòng)態(tài)溫度模型等，自動(dòng)控制一次側(cè)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度，從而控制一次網(wǎng)流量以調(diào)節(jié)二次側(cè)供水溫度。

供熱系統(tǒng)將二次側(cè)管網(wǎng)供回水壓力、溫度，與室外環(huán)境溫度、一次側(cè)供回水目標(biāo)溫度、壓力建立數(shù)學(xué)模型，如定壓模型、壓差模型等，自動(dòng)控制二次側(cè)循環(huán)泵頻率和工變頻切換，調(diào)節(jié)二次側(cè)供水壓力或供回水壓差。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，通過(guò)研究和建立具有遠(yuǎn)程監(jiān)控功能的智慧供熱系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)熱源、換熱站、末端設(shè)備之間信息的采集和傳輸，提高系統(tǒng)的自動(dòng)化控制、智能化管理和信息化數(shù)據(jù)分析水平，對(duì)系統(tǒng)節(jié)能提供量化支持，為各層管理者提供決策支持，為企業(yè)節(jié)能效果評(píng)價(jià)提供依據(jù)。智慧供熱系統(tǒng)不僅解決城市集中供熱的穩(wěn)定、民生、能耗問(wèn)題，同時(shí)有助于以智慧化供熱平臺(tái)為依托，致力于將供熱企業(yè)建設(shè)成供熱行業(yè)的先進(jìn)示范，為國(guó)家的節(jié)能節(jié)能降耗作出貢獻(xiàn)。