國家電投集團東北電力有限公司大連開(kāi)熱分公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)大連開(kāi)熱），其前身為成立于1986年的大連經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區供熱公司。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(kāi)熱調整為直接管理，帶領(lǐng)大連開(kāi)熱開(kāi)始探索智慧供熱模式，大連開(kāi)熱邁入全新發(fā)展階段。

大連開(kāi)熱原有供熱模式采用PLC控制系統控制供水溫度，依靠運行調度人員人為調控供水溫度，依據室外氣溫，根據個(gè)人經(jīng)驗設定當日二次管網(wǎng)供水溫度。由于無(wú)法監測用戶(hù)室內溫度，往往出現過(guò)供、欠供現象，并且需要經(jīng)常人為調控，費時(shí)費力，熱耗居高不下，供熱效果不佳。為改變現狀，大連開(kāi)熱探索采用智慧供熱模式解決實(shí)際問(wèn)題。

為了提升供熱效果，同時(shí)控制能耗指標，引入室內溫度監測系統，掌握熱用戶(hù)室內溫度情況，做到有的放矢。然后基于室內溫度監測系統，建立供水溫度自動(dòng)調節控制系統，根據用戶(hù)室內溫度變化，自動(dòng)控制供水溫度，改變原有人為調控供水溫度的供熱模式。這樣供水溫度可以隨用戶(hù)室內溫度變化實(shí)時(shí)自動(dòng)調整，避免過(guò)供、欠供現象，降低熱力站耗熱量。

（1）建立室內溫度監測分析體系

2018-2019供暖期，大連開(kāi)熱選擇5個(gè)典型換熱站，實(shí)際供熱面積共計39萬(wàn)㎡（3500個(gè)住戶(hù)），按照14%的比例，對供熱區域嘗試安裝了500臺室內測溫設備，作為試點(diǎn)。監測人員通過(guò)觀(guān)察供暖期的室內溫度監測記錄，并結合實(shí)際入戶(hù)調查室內溫度情況，發(fā)現有些測溫設備由于安裝位置不合理，采集的室內溫度與用戶(hù)實(shí)際生活區域的室內溫度有很大偏差，產(chǎn)生大量無(wú)效數據，對計算平均室內溫度有很大干擾。

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

（2）建立供水溫度自動(dòng)調節控制系統

建立室內溫度監測分析體系后，可以獲取各供熱機組對應供熱區域的有效平均室內溫度。將用戶(hù)平均室內溫度作為重要運行參數，引入熱力站運行控制邏輯中，調節系統運行，建立供水溫度自動(dòng)調節控制系統。

將用戶(hù)室內溫度作為輸入參數，與室外溫度一同輸入建立的負荷預測模型，由模型自動(dòng)下發(fā)供水溫度曲線(xiàn)，形成自動(dòng)調節模式，替代手動(dòng)設定供水溫度的傳統調節模式。

試點(diǎn)熱力站按照自動(dòng)調節供水溫度的新模式投入試運行后，大連開(kāi)熱逐步完善負荷預測模型與室內溫度監測分析系統的各個(gè)環(huán)節，在耗熱量控制方面取得良好突破。以采用傳統供熱調節模式的2018-2019供暖期與部分區域改用自動(dòng)調節供水溫度新模式的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/㎡。可見(jiàn)，在供暖期平均氣溫同比下降 0.24℃的條件下，改用自動(dòng)調節供水溫度新模式后相比采用傳統供熱調節模式時(shí)的單位面積耗熱量仍下降達3.92%，有效證明新建立的自動(dòng)調節供水溫度的新模式效果良好，智慧供熱初步實(shí)現。

為進(jìn)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域特點(diǎn)調整機組的邏輯函數，嘗試建立為每個(gè)機組建立個(gè)性化邏輯控制。工作人員參考運行歷史數據，逐個(gè)調試機組的修正函數。根據不同的供暖方式，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。根據建筑物圍護結構特性，對圍護結構較差、室內溫度隨室外溫度變化較快的區域采取較快升溫的調節方式，對圍護結構保溫性能較好、室內溫度隨室外溫度變化較慢的區域采取較慢升溫的調節方式，實(shí)現每個(gè)機組都有對應的自動(dòng)調節曲線(xiàn)。截至2020-2021供暖期，大連開(kāi)熱并網(wǎng)面積933萬(wàn)㎡的供熱區域全部按照自動(dòng)調節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/㎡，相比傳統供熱模式0.2933GJ/㎡，下降比例達到6.61%。

（3）引入循環(huán)泵轉速自動(dòng)調節

起初，建立自動(dòng)調節模式是為了自動(dòng)調節供水溫度。供熱運行調節包括“質(zhì)調節”“量調節”，二者協(xié)調互補，共同實(shí)現經(jīng)濟運行。因此，待供水溫度自動(dòng)調節模式成熟后，大連開(kāi)熱引入循環(huán)泵轉速自動(dòng)調節。也就是繼實(shí)現自動(dòng)“質(zhì)調節”后研究自動(dòng)“量調節”。將循環(huán)泵轉速與用戶(hù)室內溫度關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步實(shí)現了智慧供熱，實(shí)現熱負荷隨熱需求同步調整，達到改善供熱效果、節能降耗的目標。這樣，循環(huán)泵轉速過(guò)高及流量超供的現象得到避免，熱力站耗電量得到進(jìn)一步降低。

通過(guò)自動(dòng)調節控制系統，大連開(kāi)熱實(shí)現了供水溫度與循環(huán)泵轉速的自動(dòng)調節，將換熱站運行調節與用戶(hù)供暖質(zhì)量關(guān)聯(lián)起來(lái)，逐步實(shí)現智慧供熱。自動(dòng)調節控制系統邏輯圖如圖1所示。

圖1 自動(dòng)調節控制系統邏輯圖

（4）供水溫度與循環(huán)泵轉速自動(dòng)調節的應用

依據建立的負荷預測模型與自動(dòng)調節控制系統邏輯，通過(guò)自動(dòng)運行參數設置模塊，進(jìn)行對應室外溫度條件下的供水溫度與循環(huán)泵轉速參數設置。為達到供暖效果提升的目的，將目標室內溫度參數和調節系數作為人為干預參數，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(dòng)計算并設置供水溫度。循環(huán)泵轉速按照參考流量配比在供暖初期人為進(jìn)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(dòng)調節循環(huán)泵轉速，實(shí)現“分階段、變流量”的目的，達到調節耗電量的效果（自動(dòng)運行參數設置模塊參考數據表見(jiàn)表1）。例如當日室外溫度為-15～-5℃時(shí)，傳統供熱調節模式下，因無(wú)法對區域內180個(gè)機組同時(shí)進(jìn)行循環(huán)泵轉速調節，為滿(mǎn)足用戶(hù)側熱負荷需求，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)泵轉速為1300r/min，其余時(shí)段通過(guò)質(zhì)調節調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(dòng)調節控制系統按照當日各時(shí)段的室外溫度自行對180個(gè)機組下達循環(huán)泵轉速調節指令，在日間溫度在-10～-6℃時(shí)，該機組循環(huán)泵將自動(dòng)調節轉速至1200r/min；日間溫度升高至-5℃以上時(shí)，該機組循環(huán)泵將自動(dòng)調節轉速至1100r/min。智慧供熱模式使循環(huán)泵轉速實(shí)現分時(shí)段調節，避免了傳統供熱模式下循環(huán)泵頻繁高轉速運行造成的電能浪費，實(shí)現大幅降低機組耗電量的目的。

自動(dòng)運行參數設置模塊參考數據表

表1

續表

上述技術(shù)已成功應用于大連開(kāi)熱并網(wǎng)面積933萬(wàn)㎡的供熱區域，通過(guò)建設自動(dòng)運行調節的智慧供熱模式，實(shí)現了人工調控的傳統供熱模式向自動(dòng)化、智能化的智慧供熱模式的轉變；同時(shí)提高了供熱質(zhì)量，整個(gè)供暖期用戶(hù)室內溫度波動(dòng)控制在±0.5℃范圍，實(shí)現了“恒室內溫度”管控，杜絕了用戶(hù)投訴（改造前后24h內室內溫度監測曲線(xiàn)對比圖見(jiàn)圖2）；在生產(chǎn)方面實(shí)現了日計劃、日統計、日分析的（熱、水、電）能耗指標數字化精細管控，進(jìn)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(jìn)水平。采用傳統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(jiàn)表2。

圖2 改造前后室內溫度曲線(xiàn)對比圖

傳統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(jiàn)，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(kāi)熱將在實(shí)踐中繼續探索既滿(mǎn)足熱用戶(hù)供熱舒適性需求，又能夠避免過(guò)量供熱，從而促進(jìn)企業(yè)節能增效的技術(shù)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(shí)現“雙碳”目標做出積極貢獻。