又到了北方的供热季,是不是南方的朋友们很羡慕:家里能温暖如春,甚至有初夏的感觉,绝对不是空调房里能比的!但可悲的是,正由于烧煤供热,持续不断的雾霾会覆盖大部分北方地区,有地方甚至整个冬天见不到几个晴天。所谓凡事都有两面性,对比湿冷的“哆嗦”,南方的朋友是不是该有点“嘚瑟”了。
作为一个从小生活在北方的小编来说,印象里,供热的设施不论是锅炉、管道还是散热器,都是坚硬的钢铁、铸铁。但是,给供热加上“智慧”呢,会有什么样的效果?威海热电通过自主创新,给它们装上了“触角”,接通“血脉”,装上了“大脑”,实现智慧供热。整个节能效果是极其显著的,整体节能28%,且能保证所有居民家里的温度在22度!
相比较一到这个时节,报纸上、电视里存在感最多的就是供暖不达标的新闻,威海热电集团却让用户没有了抱怨,我们先来看看他们是怎么做的。
“智慧供热系统应具有人‘大脑’的一种高级的综合能力的系统,它包含有:感知、记忆、逻辑、辨别、计算、分析、判断、决定等多种能力,调度控制中心能对整个集中供热热网的运行参数实现全网掌控、调节、计算、分析,可实行集中供热系统的动态智能平衡调节。”
山东省住建厅燃气热力办副主任刘庆堂认为,旧有的供热系统,热源、管网、用户之间缺乏有效地沟通,热源端只管供热,用户端冷热不均,大量热量浪费在输配过程中,没有有效地传输到户内,造成“供热企业敞开口子供热,用户开窗散热、有的用户裹着被子”的现象。
“智慧供热”就是能够消除这些怪象,实现用户供热质量的提升,达标供热,实现最大程度、最大幅面、最好效果的供热,改变过去盲目烧锅炉、盲目送热、用热的状况,供热能源最大程度的集约化、减量化、标准化用热。
应该讲,智慧供热是智慧能源的一个领域、是智慧城市的重要组成部分。
传统的供热是基于通过锅炉烧制热水,把热量传送到千家万户的一种方式。
随着供热管网的发展,供热系统越来越庞大。这样一个庞大的供热系统需要有一个好的管理平台,把用户需要的热送到家里,实现精准供热,也就是理想的“按需用热、按需供热”。
威海热电集团在这方面的探索就走到了前面,威海热电集团设计院院长王淑莲说,智慧供热系统应具有人“大脑”的一种高级的综合能力的系统,它包含有:感知、记忆、逻辑、辨别、计算、分析、判断、决定等多种能力,调度控制中心能对整个集中供热热网的运行参数实现全网掌控、调节、计算、分析,可实行集中供热系统的动态智能平衡调节。
智慧供热基于物联网、云计算等信息技术以及供热运行的大数据、综合集成法等工具和方法的应用,实现各环节信息共享,实现供热系统全面透彻的信息化管理,智能融合的热源生产能力、管网输配能力和随气象参数变化等用户热负荷供需平衡在线模拟分析和评估,对供热系统按模拟评估结果对各级热网统一智能调节,同时对热网改、扩建提供科学依据,达到“按需供热、按需用热”,实现节能减排目标。
“先后实施了循环水低真空供热、混水供热技术、汽轮泵、计算机远程自动化控制等集中供热系列节能技术。”
威海热电集团公司现装机容量39万千瓦时,装炉容量2800吨/ 小时。总供热面积3000万平方米,采暖用户26.2万户,占全市总供热面积的80%,管网供热半径15km热用户中有新建的节能建筑,也有老旧建筑改造后的节能建筑,节能50%以上的节能建筑占公司总建筑面积的85%。
先后实施了循环水低真空供热、混水供热技术、汽轮泵、计算机远程自动化控制等集中供热系列节能技术,获得山东省科技进步二等奖, 2008年重大节能成果奖。
其中,王淑莲着重解释了循环水低真空供热、混水供热技术、汽轮泵三个技术:
循环水低真空供热是利用凝器汽轮发电机的排汽余热进行供热,形象一点就是利用用户室内散热器替代冷却塔散热运行。
混水供热技术是二级换热站内取消换热器,采用取二级部分回水与一级网供水混合后成为二级网供水进行供热。主要目的就是降低一级网回水温度,以便一级网回水直接进汽轮发电机的凝汽器换热,不影响发电机组的发电效率。
汽轮泵,就是在蒸汽尖峰加热器运行的情况下,利用蒸汽拖动循环泵运行,代替原有的电动泵,降低循环泵的运行费用。
“智慧供热包括5大部分。建立热源、一级网、换热站、虚拟站、二级管网、楼栋热力入口、室内供热等信息系统,通过有线、无线互联网,实现信息共享,利用系统云计算平台进行热负荷预测、热力平衡计算分析、虚拟工况热网水力分析计算模拟,并实时进行热网远程智能优化运行调节控制。”
王淑莲介绍,智慧供热是一个系统工程,是一个“大脑”控制下的综合系统,包括5大部分。
1.供热信息系统。包括由热网系统地理信息、气象信息、智能监控系统、客户服务、安全管理、用户室内温控及远程抄表、热计量收费系统、能源统计等组成。各子系统数据互为引用,为整个大系统实现智能化运行提供基础技术支持。
2. 热源环节的智慧化监控(一级监控,实现一级网热源输出的热力平衡)。在热源各机组和主管网出口安装温度、压力、流量和能耗计量装置,计算分析各环节能耗、各机组效率,优化热源运行和供热出口参数,分别显示各供热主管道流量、热量、供水压力、回水压力、供水温度、回水温度等信息,并传送至供热调度监控中心,实时监控热源及出口的运行参数。供热调度监控中心根据气象管理系统中显示的室外温度,对每一供热主管网做出四天的热负荷预测以及实时的需热量,热源运行人员根据热负荷预测结果进行供热量输出,并对供热量和需热量进行实时对比,形成运行趋势对比曲线。与地理信息系统对接,自动读取每一个供热主管网所负担的供热面积,自动计算热耗、水耗、电耗,对每一个主管道进行供热成本的分析、计算和考核。
3.换热站(虚拟站)环节的智慧化监控(二级监控,实现一级网的热力平衡)。辖区内282座换热站全部为混水直供系统。供热站房安装热计量表、智能调节阀、热控盘、变频等设备设施。供热调度监控中心生成的需热量目标值通过控制器对换热站智能调节阀实现自控运行,使目标值与实际运行参数一致;换热站运行参数及设备出现故障可自动报警,调度人员可进行远程操作;换热站历史运行数据可进行查询、统计。
供热管网还有一部分是低真空循环水低温直供系统。在一次阀门处,由于没有循环水泵,而该处实际运行参数又非常重要,监控级别等同于换热站,将其称为为虚拟站。虚拟站配置压力变送器、温度传感器、多功能控制器、控制箱等设备。供热调度监控中心远程监测虚拟站实际运行的供、回水压力、供、回水温度;与设定目标值实时进行对比、分析、修正。
4.楼栋单元热力入口环节智慧化监控(三级监控,实现二级管网的动态热力平衡)。目前威海热电供热系统楼栋单元热力入口安装智能调节阀和多功能智能控制器13000套,监测热力入口处的供热参数,根据系统生成的目标值远程自动调整阀门开启度。这样,全面实现二网的动态水力、热力平衡调节,供热管网运行调节可实现初期、末期、寒期三个阶段灵活实现分阶段变流量的运行调节模式;替代了机械的自力式流量或压差平衡阀,实现了每栋楼的远程自控动态温控调节。这个环节的关键在于楼栋智能电动调节阀,由威海热电自主研发,其中多功能智能控制器是集嵌入热力计算软件、传感技术为一体,具备“人脑”和“智能眼”功能。
监控系统与热计量远传抄表系统对接,供热调度监控中心能远程实时监控楼栋单元热力入口运行参数(供、回水温度、阀门开关大小)和用户热表的运行参数和室内温度;可实现远程自动编程,根据室外气候温度进行PID运算,实现热网的自动控制;也可以在上位程序内对设计目标值进行运算,运算结果直接下发运行指令到控制器。控制器指令可单独个性下发,也可对安装在相同的建筑物属性的控制器群发,统一实行远程自动控制。调节阀的阀芯采用曲瓣式结构,阀杆与阀底采用钢珠对接,摩擦力小,阀门开关灵活,力矩小;检修维护方便,节约大量维修资金和劳动力。阀门具有较大的流量系数,阀道流通阻力小,不堵塞;阀芯与阀体接触面小,彻底解决由于水质原因长时间不活动结垢开关不动的现象。
5.热用户环节智慧化监控(四级监控,实现室内系统的热力平衡)。居民热量表的计量参数(供水温度、回水温度、流量等)以及典型用户的室内温度(一般为顶楼、边户、底户)上传到供热调度监控中心。供热调度监控中心根据热量表上传数据与目标值进行对比,为热网的运行参数智能调节进一步细化修正提供科学依据。热计量运行参数出现异常可进行报警,供热调度中心可进行远程开关调控。
“减少运行管理人员约65人。一个采暖期可节约标煤约8.6万吨。年实现利税7148万元,工程投资回收期为3.27年。节能量在28%,扣除建筑节能改造的贡献量,测算下来节能量至少在15%以上.”
实施效果是非常可观的。王淑莲拿出一组数据:
从节能效果和资源节约情况来看: 2013-2015年,对辖区内1500万平方米的居民采暖用户实施了智慧供热,平均热耗由40.2瓦/平方米降至28.9瓦/平方米;年耗热量由0.50吉焦/平方米降至0.36吉焦/平方米(威海供热天数145天);单位面积标煤耗量由17.1公斤/平方米降低到12.3公斤/平方米,节能约28%。二级网单位面积循环水量,由5 升/小时˙平方米降至3升/小时˙平方米左右,由此节电1.5-2千瓦时/平方米。减少运行管理人员约65人。
从经济效益、环境效益来看:威海热电公司一个采暖期可节约标煤约8.6万吨。在总耗能不变、保证供热达标条件下,可新增供热面积近600万平方米,相当于新建了一座400吨容量的锅炉房,减少热源投资1.2亿元。年实现利税7148万元,工程投资回收期为3.27年。一个采暖期减排二氧化碳21.12万吨、二氧化硫1419吨、氮氧化物1341吨、烟尘825吨。
社会效益:供热系统运行按照室内温度22度左右的需热量的目标值进行热量分配,这样用户室内温度基本上均控制在22度左右。
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