智慧供热系统提升改造技术探讨

李梅

山东省烟台市经济技术开发区 山东烟台 264006

目前以集中供热为主要方式，但当前供热系统的运行管理和控制技术还不够成熟，供热智能化与现有供热规模的发展不成正比。基于集中供热系统中对信息化、智能化应用的迫切需求，更多的学者、集中供热企业等都意识到了这一点，开始大力研究并发展智慧供热。下面笔者就对此展开探讨。

1 智慧供热系统概述

整个智慧供热系统结构如图1所示，系统从下到上主要分为6个子系统，依次为：能源设备层、能源物联网层、能源大数据层、能源运营架构平台、绿色运营管理层和能源服务层。其中，能源设备层是供热系统的基石，主要包括冷热源设备、流体输配系统、换热机组与换热站、管网平衡系统、能量计量仪表、室外气象及室内环境监测设备。能源物联网层负责从能源设备层完整采集供热数据并传输到能源大数据层进行汇总。能源运营架构平台包括模型管理平台、模型设计平台、测试试验平台、数据运营平台、大数据可视化平台和策略管控平台，主要负责接收大数据层汇总的数据并进行详细分析，之后将分析结果传递到绿色运营管理层的智慧能源管理展示平台进行供热运营可视化自动控制。最后将控制策略传递到能源服务层的应用交互节点上。

图1 智慧供热系统结构示意

2 供热系统节能控制技术研究

图2 智慧供热管理平台节能控制模块（模型数据）

节能降耗是智慧供热系统中一项重要工作，因此应根据实际供热需求形成完善的节能控制技术手段。节能控制是智慧供热实现节能的直接作用模块，是关系到系统能否稳定安全运行的关键，同时也是智慧化平台的亮点技术。该策略的制定需要与供热系统调试、诊断相结合；供热系统运行数据信息化、运行方式自动化是推进智慧供热的前提；城市供热系统智慧升级改造是供热节能的重要抓手，可有效提升运行与管理水平，达到节能降耗的目的。智慧供热管理平台节能控制模块如图2所示。

节能控制主要包括热源节能、换热站节能以及末端节能，全过程将通过系统自学习的模式持续节能控制运行，节能控制流程图如图3所示。控制的主要参考核心为负荷预测，负荷预测将结合室外气候及预报数据、系统历史数据等，并通过计算模型完成负荷预测的计算。系统模块在实行自动调控前将根据节能控制策略、安全控制策略进行综合判断，实现基于安全运行基础上的节能控制，真正实现能源系统安全稳定节能的目标，为企业达到最大限度的盈利的目的。

图3 供热系统节能控制流程图

3 换热站系统控制要求

智慧供热节能控制主要体现在对换热站的节能控制方面。因此，换热站系统实现按照热用户的供热需求进行供热应提出以下3个控制要求，来实现节能目标。

3.1 本地手动控制

通过现场控制柜手动控制二次网循环泵的运行频率和补水泵的启动、停止，现场手动控制一次网电动调节阀的开度，人工调节适应末端用户用热需求。

3.2 现场自动控制

利用PID算法，通过一次网电动调节阀控制二次网供水温度；根据二次网最不利点供回水压差作为反馈信号，循环泵采用变频控制，实现二次网的变流量自动控制。

3.3 远程自动控制

通过室外温度变化等相关因素设定的负荷预测曲线，对系统进行温度补偿调节，满足热负荷变化需求，实现节能舒适运行。供热系统将一次侧管网供水压力、温度，与室外环境温度、一次侧供回水目标温度、压力及末端用户温度建立数学模型，如恒温模型、动态温度模型等，自动控制一次侧电动调节阀开度，从而控制一次网流量以调节二次侧供水温度。

供热系统将二次侧管网供回水压力、温度，与室外环境温度、一次侧供回水目标温度、压力建立数学模型，如定压模型、压差模型等，自动控制二次侧循环泵频率和工变频切换，调节二次侧供水压力或供回水压差。

4 结语

综上所述，通过研究和建立具有远程监控功能的智慧供热系统，实现热源、换热站、末端设备之间信息的采集和传输，提高系统的自动化控制、智能化管理和信息化数据分析水平，对系统节能提供量化支持，为各层管理者提供决策支持，为企业节能效果评价提供依据。智慧供热系统不仅解决城市集中供热的稳定、民生、能耗问题，同时有助于以智慧化供热平台为依托，致力于将供热企业建设成供热行业的先进示范，为国家的节能节能降耗作出贡献。