隨著智慧城市的建設(shè)發(fā)展，智慧供熱作為提高城市能源效率及減少排放的關(guān)鍵措施越來(lái)越受到重視。然而，當(dāng)前傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)還普遍面臨能耗高、效率低、污染重以及自動(dòng)化程度不足的問(wèn)題，導(dǎo)致供熱量與需求不匹配及能源的大量浪費(fèi)。因此，智慧供熱的轉(zhuǎn)變可從技術(shù)方案、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)施步驟著手，借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能及數(shù)字孿生技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的全面監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)管理和智能優(yōu)化。同時(shí)，需加大政策支持和指導(dǎo)力度，加速技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用推廣，加快基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，加強(qiáng)專業(yè)人才的培養(yǎng)和引進(jìn)，并促進(jìn)各方的協(xié)同合作，以此提高供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性，推動(dòng)城市能源體系向低碳化轉(zhuǎn)型，改善城市環(huán)境質(zhì)量并提升居民的生活品質(zhì)。

研究概述

智慧供熱的概念與背景

智慧供熱定義 智慧供熱是智慧城市的關(guān)鍵元素，是指運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等尖端科技全面升級(jí)傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)智能化管理及優(yōu)化的目標(biāo)。其核心在于“智慧”，不僅體現(xiàn)技術(shù)先進(jìn)，更在于系統(tǒng)能像人類一樣思考與學(xué)習(xí)，依據(jù)實(shí)際需求與外界變化自主調(diào)整策略，實(shí)現(xiàn)最佳供熱效果和能源的高效使用。智慧供熱通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理及預(yù)測(cè)控制，確保熱能精準(zhǔn)分配，降低能耗，改善用戶體驗(yàn)，推動(dòng)供熱行業(yè)的綠色低碳可持續(xù)進(jìn)步。

背景分析 面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)與環(huán)境挑戰(zhàn)，提高能源利用效率并減少排放已成為國(guó)際共識(shí)。供熱行業(yè)作為能源消耗的大戶，具有巨大的節(jié)能減排潛力。傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)普遍存在高能耗、低效率及環(huán)境污染問(wèn)題，難以滿足現(xiàn)代城市對(duì)于清潔、高效和舒適供熱的需求。隨著生活質(zhì)量的提升，公眾對(duì)于供熱服務(wù)質(zhì)量的要求也在不斷提高，期待更加個(gè)性化、智能化的服務(wù)體驗(yàn)。同時(shí)，國(guó)家政策支持為智慧供熱的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。近年來(lái)，政府發(fā)布多項(xiàng)節(jié)能減排及智慧城市建設(shè)的相關(guān)政策，強(qiáng)調(diào)加速供熱系統(tǒng)的智能化進(jìn)程，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級(jí)。

智慧城市框架下的供熱系統(tǒng)轉(zhuǎn)型意義

促進(jìn)城市能源系統(tǒng)的低碳轉(zhuǎn)型 在智慧城市架構(gòu)中推動(dòng)供熱系統(tǒng)的智能化升級(jí)，是城市能源體系邁向低碳化的重要舉措。傳統(tǒng)供熱方式大多依賴化石燃料，其燃燒產(chǎn)生的溫室氣體嚴(yán)重影響了環(huán)境。智能供熱系統(tǒng)通過(guò)融合物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供熱流程的精確控制與優(yōu)化管理，減少能源的無(wú)謂消耗，提升使用效率。

此外，智能供熱系統(tǒng)還能與太陽(yáng)能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉磪f(xié)同工作，通過(guò)多元化的能源組合減少對(duì)化石燃料的需求，進(jìn)而削減溫室氣體排放，助力城市能源體系向更環(huán)保的方向轉(zhuǎn)變。

提升供熱系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性 智能供熱系統(tǒng)的實(shí)施對(duì)于增強(qiáng)供熱系統(tǒng)的效能和可靠性至關(guān)重要。由于技術(shù)局限和人為因素的影響，傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)常常面臨效率低下及頻繁故障的問(wèn)題。智能供熱系統(tǒng)借助實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)解析及預(yù)測(cè)性調(diào)節(jié)等手段，能夠迅速識(shí)別并解決系統(tǒng)內(nèi)部可能出現(xiàn)的問(wèn)題，確保供熱系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)，該系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要與外界條件變化自動(dòng)調(diào)整供熱參數(shù)，實(shí)現(xiàn)熱量的精確分配與按需供給，從而提高供熱效率并節(jié)約運(yùn)營(yíng)成本。

這種高效可靠的供熱模式不僅能響應(yīng)用戶的個(gè)性化需求，還能為城市的可持續(xù)發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的能源支持。

智慧供熱的現(xiàn)狀分析

傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)存在的問(wèn)題

高耗能、低效率、高污染 傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)普遍存在高能耗的問(wèn)題，這主要是因?yàn)樗鼈儾捎眠^(guò)時(shí)的技術(shù)和設(shè)備，不能高效利用能源，導(dǎo)致能源在傳輸和轉(zhuǎn)化過(guò)程中大量流失。加上缺乏有效的能源回收及再利用機(jī)制，加劇了能源浪費(fèi)。這類系統(tǒng)通常使用化石燃料作為能源，燃燒過(guò)程中會(huì)釋放大量的溫室氣體和其他污染物，為環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重影響。高排放不僅加劇了環(huán)境問(wèn)題如全球變暖，也對(duì)人類健康構(gòu)成了威脅。

自動(dòng)化水平低，高度依賴人工調(diào)節(jié) 傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)的自動(dòng)化水平通常較低，多數(shù)操作還需人工干預(yù)。這不僅增加了勞動(dòng)力成本，還降低了系統(tǒng)響應(yīng)速度和調(diào)控準(zhǔn)確性。人工調(diào)控因主觀判斷和不確定性因素，難以精確控制供暖系統(tǒng)。此外，人工調(diào)控易受天氣變化和個(gè)人狀態(tài)的影響，導(dǎo)致供暖效果不穩(wěn)定。在極端氣候條件下，人工調(diào)控可能無(wú)法適應(yīng)快速變化的需求，影響供暖質(zhì)量及用戶體驗(yàn)。

供需不完全一致，能源浪費(fèi)嚴(yán)重 傳統(tǒng)供暖系統(tǒng)常遇到供需不匹配的情況。這表現(xiàn)在兩方面：一方面供暖時(shí)間和用戶需求不完全同步，導(dǎo)致某些時(shí)段供暖過(guò)多或不足；另一方面供熱量與用戶實(shí)際需求不符，由于缺乏有效的監(jiān)控和調(diào)控手段，系統(tǒng)難以準(zhǔn)確把握用戶真實(shí)的用熱需求，無(wú)法做到按需供暖。

供需不匹配不僅降低了整個(gè)系統(tǒng)的效率，還導(dǎo)致能源嚴(yán)重浪費(fèi)。供暖過(guò)剩時(shí)，多余熱量只能通過(guò)散熱方式流失；供暖不足時(shí)，則需額外投入燃料來(lái)補(bǔ)充熱量，增加了能源消耗和成本。此外，供需不匹配還可能影響用戶的舒適體驗(yàn)和生活質(zhì)量，降低用戶滿意度及信任度。

智慧供熱的發(fā)展現(xiàn)狀 近年來(lái)，我國(guó)多省市響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排與智慧城市建設(shè)的號(hào)召，啟動(dòng)了智慧供熱試點(diǎn)。這些試點(diǎn)主要位于北方的北京、河北、黑龍江等地，這些區(qū)域冬季供暖需求高，傳統(tǒng)供熱問(wèn)題顯著。借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能技術(shù)，試點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的智能化升級(jí)。比如，北京構(gòu)建了智慧供熱平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了全市供熱系統(tǒng)的集中監(jiān)控與智能調(diào)度，提升了供熱效能與穩(wěn)定性。河北通過(guò)智慧供熱示范項(xiàng)目，促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)供熱系統(tǒng)的優(yōu)化與節(jié)能。這些項(xiàng)目的成功為居民提供了更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)，并為全國(guó)智慧供熱的發(fā)展樹(shù)立了典范。

智慧供熱轉(zhuǎn)型路徑探索

技術(shù)路徑 在構(gòu)建智慧供熱系統(tǒng)時(shí)，技術(shù)路徑至關(guān)重要。首先，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)作為底層架構(gòu)，在供熱系統(tǒng)的各個(gè)層面廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了溫度、壓力、流量等關(guān)鍵參數(shù)的全面監(jiān)測(cè)與實(shí)時(shí)追蹤，確保了數(shù)據(jù)采集的有效性。其次，大數(shù)據(jù)技術(shù)能對(duì)物聯(lián)網(wǎng)搜集到的大量信息進(jìn)行深入分析與挖掘，揭示系統(tǒng)的運(yùn)作模式及潛在問(wèn)題，為決策者提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，借助人工智能技術(shù)的算法優(yōu)化能力，自動(dòng)調(diào)整供熱策略，實(shí)現(xiàn)高效節(jié)能和精確供暖的目的。最后，采用數(shù)字孿生技術(shù)建立供熱系統(tǒng)的數(shù)字化模型，通過(guò)模擬和預(yù)測(cè)分析，對(duì)供熱流程進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)判和前瞻控制，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的智能化程度。這些技術(shù)的有效整合，共同促進(jìn)了智慧供熱系統(tǒng)的創(chuàng)新與發(fā)展。

系統(tǒng)架構(gòu) 智慧供熱系統(tǒng)的架構(gòu)主要由三個(gè)核心部分構(gòu)成：智慧供熱調(diào)度運(yùn)行平臺(tái)、軟硬件系統(tǒng)，以及通信系統(tǒng)。智慧供熱調(diào)度運(yùn)行平臺(tái)作為系統(tǒng)的指揮中心，集成軟硬件系統(tǒng)并通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互。軟件系統(tǒng)提供了多項(xiàng)功能模塊，包括氣象管理用于預(yù)測(cè)天氣變化對(duì)供熱需求的影響，熱網(wǎng)監(jiān)測(cè)用于實(shí)時(shí)跟蹤供熱網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)，遠(yuǎn)程熱量計(jì)量以提高抄表的準(zhǔn)確性和效率，以及生產(chǎn)管控確保供熱生產(chǎn)的安全高效。硬件系統(tǒng)主要由高精度傳感器和智能控制裝置組成，遍布供熱系統(tǒng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與控制指令的執(zhí)行。通信系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線與有線網(wǎng)絡(luò)的雙重保障，能確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和及時(shí)性，為智慧供熱系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行奠定堅(jiān)實(shí)的通信基礎(chǔ)。

轉(zhuǎn)型步驟 智慧供熱系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程，主要包括以下四大核心步驟：首先，實(shí)施數(shù)據(jù)采集與整合工作，作為智慧化升級(jí)的基石。通過(guò)搭建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，全面匯集來(lái)自物聯(lián)網(wǎng)傳感器、用戶終端、過(guò)往記錄等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整且精確的數(shù)據(jù)體系。其次，開(kāi)展系統(tǒng)建模及仿真工作，運(yùn)用前沿的數(shù)字孿生技術(shù)，創(chuàng)建供熱系統(tǒng)的數(shù)字化模型。該模型能準(zhǔn)確呈現(xiàn)供熱系統(tǒng)的運(yùn)作狀況與效能，為后續(xù)優(yōu)化策略提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支持。再次，基于數(shù)據(jù)深度分析結(jié)果，進(jìn)行策略優(yōu)化與調(diào)整。借助大數(shù)據(jù)分析技術(shù)與人工智能算法，深入探索數(shù)據(jù)中的潛在價(jià)值，優(yōu)化供熱系統(tǒng)運(yùn)行策略，實(shí)現(xiàn)能源的有效利用并精確供熱目標(biāo)。最后，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與智能反饋機(jī)制，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)持續(xù)監(jiān)測(cè)供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，能迅速識(shí)別并解決潛在問(wèn)題，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行智能調(diào)控，確保供熱系統(tǒng)穩(wěn)定高效的運(yùn)行。

智慧供熱的策略建議

加強(qiáng)政策支持與引導(dǎo) 為了加速智慧供熱行業(yè)的成長(zhǎng)，亟需強(qiáng)化政策支持與導(dǎo)向。

首先，政府須制定前瞻且具有針對(duì)性的政策及標(biāo)準(zhǔn)，明確界定智慧供熱的發(fā)展方向、技術(shù)路徑與執(zhí)行策略，為業(yè)界提供明確的指引與規(guī)范。

其次，應(yīng)增加財(cái)政撥款，并設(shè)立專項(xiàng)基金來(lái)支持智慧供熱技術(shù)的研發(fā)、示范項(xiàng)目及推廣使用，激勵(lì)企業(yè)增加技術(shù)研發(fā)投資并加快科技成果的轉(zhuǎn)化。

最后，政府可通過(guò)提供稅收減免、補(bǔ)貼激勵(lì)等措施，減輕企業(yè)轉(zhuǎn)型負(fù)擔(dān)，激活市場(chǎng)潛能，進(jìn)而推動(dòng)智慧供熱產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。

推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用 技術(shù)創(chuàng)新是推動(dòng)智慧供熱發(fā)展的核心動(dòng)力。為了加快智慧供熱技術(shù)的進(jìn)步與應(yīng)用，應(yīng)深化與高校、研究機(jī)構(gòu)等創(chuàng)新主體的合作，構(gòu)建一個(gè)產(chǎn)、學(xué)、研、用緊密融合的創(chuàng)新體系。

通過(guò)合作研發(fā)和技術(shù)攻堅(jiān)等形式，合力破解智慧供熱領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)，加速技術(shù)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化應(yīng)用。同時(shí)，積極推廣先進(jìn)的智慧供熱技術(shù)和產(chǎn)品，例如物聯(lián)網(wǎng)傳感器、大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)、智能調(diào)控算法等，以提升供熱系統(tǒng)的智能化程度和運(yùn)作效能。此外，還應(yīng)鼓勵(lì)企業(yè)增加技術(shù)創(chuàng)新投入，培養(yǎng)自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)和核心競(jìng)爭(zhēng)力，驅(qū)動(dòng)智慧供熱技術(shù)的持續(xù)升級(jí)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 為提速智慧供熱系統(tǒng)的全面布局，關(guān)鍵在于加速基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。這意味著要全面更新現(xiàn)有的供熱設(shè)施，并借助物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)及人工智能等前沿科技，增強(qiáng)系統(tǒng)的自動(dòng)化與智能化程度，實(shí)現(xiàn)供熱流程的精確調(diào)控與高效運(yùn)作。同時(shí)，必須強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)信息安全體系，打造穩(wěn)固的數(shù)據(jù)傳輸框架，確保供熱系統(tǒng)中信息交流順暢且數(shù)據(jù)免遭非法干擾或篡改。

強(qiáng)化人才培養(yǎng)與引進(jìn) 智慧供熱領(lǐng)域的進(jìn)步需依托高質(zhì)量人才的支持。因此，應(yīng)強(qiáng)化人才培育與引進(jìn)措施，建立多元化的綜合人才體系。

一方面，需加強(qiáng)與高校及職校的合作，共同設(shè)立智慧供熱相關(guān)學(xué)科與課程，以培養(yǎng)一批兼具深厚理論知識(shí)和實(shí)際操作能力的專業(yè)人才。借助校企合作和實(shí)訓(xùn)平臺(tái)等手段，增加學(xué)生的實(shí)踐機(jī)會(huì)，加速理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)變。

另一方面，要主動(dòng)引進(jìn)國(guó)內(nèi)外頂尖的智慧供熱技術(shù)與管理專才，特別是那些擁有豐富經(jīng)驗(yàn)和創(chuàng)新才能的領(lǐng)軍人物。通過(guò)提供豐厚的薪酬福利、優(yōu)良的工作條件和發(fā)展前景來(lái)吸引他們投身智慧供熱行業(yè)，以為該領(lǐng)域帶來(lái)新氣象與驅(qū)動(dòng)力。

此外，還需重視人才的保留與成長(zhǎng)，完善人才培訓(xùn)、評(píng)估與激勵(lì)制度，以激發(fā)他們的創(chuàng)新潛能。

推動(dòng)多方協(xié)同合作 智慧供熱的發(fā)展是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要政府、企業(yè)和用戶的緊密協(xié)作。首要任務(wù)是建立和完善多方協(xié)作機(jī)制，增強(qiáng)政府、企業(yè)和用戶間的溝通與協(xié)調(diào)，共同推進(jìn)智慧供熱的進(jìn)步。政府應(yīng)發(fā)揮主導(dǎo)作用，出臺(tái)相應(yīng)的政策和規(guī)劃，并給予必要的支持與保障；企業(yè)應(yīng)積極響應(yīng)政策導(dǎo)向，加大科研投入和技術(shù)革新，提高供熱系統(tǒng)的智能化程度；用戶也應(yīng)積極參與并配合，共同促進(jìn)智慧供熱的應(yīng)用與普及。

與此同時(shí)，還應(yīng)推動(dòng)供熱系統(tǒng)與其他能源系統(tǒng)如電力、燃?xì)獾冗M(jìn)行深度融合，構(gòu)建一體化能源體系。通過(guò)能源系統(tǒng)的互聯(lián)互通與互補(bǔ)共享，可以提升能源使用效率和供應(yīng)可靠性，減少總體能耗和排放量。

在智慧城市框架中，供熱系統(tǒng)的智能化轉(zhuǎn)型既是技術(shù)創(chuàng)新的自然結(jié)果，也是確保城市可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等先進(jìn)技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)的全面升級(jí)，從而顯著提高運(yùn)行效率、穩(wěn)定性和環(huán)保性能。同時(shí)，加強(qiáng)政策指導(dǎo)、推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、培養(yǎng)專業(yè)人才及促進(jìn)多方協(xié)作，將為智慧供熱的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。展望未來(lái)，智慧供熱將在智慧城市建設(shè)中扮演更為重要的角色，為城市提供更加綠色、智能、舒適的供熱服務(wù)，共同促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

（作者單位：1.北京熱力智能控制技術(shù)有限責(zé)任公司2.北京熱力智能控制技術(shù)有限責(zé)任公司 ）