作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2013-6-12
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给城市热网安装“智能眼”

 
原有的热力调节方式已经无法满足城市热网的急速扩增。图片来源:中国日报网
 
由于大型热力站温度调节难而导致供热温度过高,已经造成我国区域供热能耗的30%都被白白浪费。为了从计划经济的“大锅饭”转向市场经济的按需分配,可以调控的智慧供热就成为热力行业发展的大趋势。
 
■本报记者 李惠钰
 
与其在多余的热量中热得发昏,还不如将其充分所用。
 
近日,英国《新科学家》周刊发表文章称,类似输送水、电一样的网络系统——智能热网,已经成为城市废热的捕捉高手,有望掀起下一次能源革命。
 
然而,据记者了解,我国大部分热力公司尚未将智能热网纳入到统一管网控制之中,热力站目前的运行管理还仍然处于手工操作阶段。
 
幸好,大部分热力公司已经意识到,原有的热力调节方式已经无法满足城市热网的急速扩增。为了提升热网综合管理水平,实现节能降耗,他们也在积极探索构建中国式智能热网的最佳途径。
 
失控的热网
 
在我国北方地区,冬天普遍采用集中供暖的方式进行供热。热电厂通过城市高温供热管道将热水送至各居民小区和企业中的换热站。在换热站,高温管道中的热水与进居室暖气片的热水通过换热器交换热量,再流入到各个居室中。
 
在中国城镇供热协会常务理事付林看来,一个先进的供热系统应该具备完善的调控设备,能够根据用户的需求,可靠、经济、可控地把热能输送到各个用户。
 
但就目前的热网系统来看,供热量还无法达到根据实际需求进行调控,这同时也是供热耗能的关键问题。
 
在日前结束的第16届科博会“绿色、低碳、智能化供热模式交流推介会”上,北京德洁天能源科技有限公司的工作人员张星告诉《中国科学报》记者,国内区域供热系统中的换热站大多为10万平方米以上的大型热力站。由于热力站供热面积较大,供热区域内用户的实际需求情况又不同,很容易造成整个供热区域内温度的不均衡。
 
“热力站近端的用户温度过高,需要开窗散热,可远端的用户室内温度却还不达标。” 张星说,“为确保远端的热用户享受到供热的温度,就必须要加大供热量,这样势必造成近端的热用户供热温度过高,导致整个供暖区域的供暖质量下降。”
 
与此同时,张星表示,大型供热站的热容量是巨大的,由于目前供热的调控手段较少,当天气发生变化时,供热站对温度的调节时效性差,无法使供热量和外界温度很好地匹配,天气热时室内温度却还很高,从而造成能源的浪费。
 
据统计,由于大型热力站温度调节难而导致供热温度过高,已经造成我国区域供热能耗的30%都被白白浪费。
 
为了从计划经济的“大锅饭”转向市场经济的按需分配,可以调控的智慧供热便成为热力行业发展的大趋势。
 
用数据说话
 
控制节能并不是单纯对能耗的控制,而是在于提供一个高效的管理平台,智能热网即是如此。它通过供热工艺和各种现代信息技术的集成并综合运用,为热力公司提供更为精确的数据和科学的分析,使其更好地分配资源,提高管理水平。
 
在北京博达兴创科技发展有限公司董事长顾孔满看来,智能热网就是供、用热系统的智能化,它能够实现热网安全、可靠、经济、高效的运行并能快速响应用户需求。
 
顾孔满表示,一个完整的智能热网系统应该具备多个特征,包括随气温变化、计量收费后用户用热量变化进行自适应性调节;在线连续运行安全评估、自动诊断故障、预警和防控能力、异常情况应急处理的自愈功能;允许各种不同形式、不同品位的热源接入的兼容能力,以及不同热源、不同价格的多热源联网下经济运行等。
 
在他看来,要实现智能热网的建设,除了要保证设备运行的安全可靠,企业的信息化建设更是系统正常运行的关键。
 
据记者了解,在智能控制系统的应用之前,由于没有完善的计量手段,各供热公司普遍缺乏足够的数据支持,大部分管理决策和运行主要靠管理者主观判断,随意性很大。
 
对此,业内人士普遍认为,如果将所有换热站现场采集的数据,结合现代通信技术上传至数据库,公司再通过数据及时调整和作出回应,这样就能够有效达到热能供应的节能降耗。
 
北京热力集团是国内智能热网建设较为先进的代表,该公司用于监控热源出口数据、热网数据和热力站数据的监测站点,已经由最初的80多座发展到目前的1100多座。
 
据北京热力集团工程师孙思维介绍,这些监测数据通过无线通讯上传至监控系统服务器,再通过办公网络显示并利用各个采集点数据。不仅如此,由于天气温度对供热系统有非常大的影响,该集团还建立了气象数据分析平台,通过气象走势计算热负荷。
 
孙思维表示,北京热力集团通过自动控制系统的监测,不但能够采集热力站内温度、压力、电动调节阀等一般变送装置和执行装置的参数状态,还能够采集热量计的数据;此外,还可以根据实际需求确定高效的自动控制策略,通过调节流量限制器、电动调节阀等电动执行装置,满足稳定、可靠、高效的供热要求,以便达到最佳的供热效果。
 
专业系统有待集成
 
反观国外,在丹麦,全国有长达3万公里的管道系统,62%的家庭享受着集中供热带来的清洁和便利,智能电网的应用使平均每户可节省能源25%~30%。
 
面对这一有待挖掘的潜在金矿,世界各地都在利用各种方式充分利用城市中余留的废热。而在我国,智能热网却仅处于起步阶段,各个专业信息管理系统都有待集成和整合。
 
孙思维表示,对于热力公司来说,目前严重缺乏信息技术专业人才,缺乏真正综合型的、具有行业特色的、技术水平高于同行业水准的平台与系统。对于核心软件一般需要通过委托外部专业软件公司开发,这不仅增加了企业开支,也不利于软件自主知识产权的保护。
 
顾孔满则表示,由于国内供热管网普遍老化、设备陈旧失修,因此,建设智能热网首先应加快供热设施的更新改造。据住建部统计,2011年底全国供暖面积是47.38亿平方米,管道总长度超过13万千米,可见更新改造任务的艰巨。
 
另外,他建议还要进一步研究全网的计算机控制,特别是多热源联网和计量收费以后,系统更加复杂化,因此软件的功能也要“更上一层楼”。
 
“控制系统也应该在换热站自控的基础上实施能源、天气多变的情况下全网的平衡控制。”顾孔满说。
 
《中国科学报》 (2013-06-12 第7版 能源周刊)
 
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