热网平衡调控（户端均温）系统
2021年1期(第2卷)No.12021(Vol.2)
豆腐作坊中国生态环境产业与技术
热网平衡调控（户端均温）系统
●作者/王立志，耿哲，张淑贞
●单位/山东和同信息科技股份有限公司，山东济南，250101
摘要：冬季采暖中加快实施清洁用能替代，优化能源结构，构建清洁低碳、安全
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高效的能源体系是实现碳中和的重要举措。供热管网在实际运行中往往存在水
力失调问题。克服水力失调，实现供热管网的水力平衡，提高管网的安全性、可靠
安全气囊灯亮性和经济性，改善供热质量。
关键词：热网平衡；供热系统；调控
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DOI：10.12184/wspzgsthjcyyjsWSP2633-771103.20210201
一、行业政策
生态环境事关人类生存和永续发展，需要各国团结合作，共同应对挑战。发展新能源，推动能源结构转型是实现碳中和的关键。中国政府承诺力争2030年前可实现稳定达峰，努力争取2060年前实现碳中和。冬季采暖中加快实施清洁用能替代，优化能源结构，构建清洁低碳、安全高效的能源体系是实现碳中和的重要举措。供热管网在实际运行中往往存在水力失调问题。克服水力失调，实现供热管网的水力平衡，提高管网的安全性、可靠性和经济性，改善供热质量。
早在2017年底，按照党中央、国务院决策部署，发展改革委等十部委共同制定了《北方地区冬季清洁取暖计划（2017—2021年）》文件。文件中明确指出“二级网及用户引入口应设有水力平衡装置及热计量装置。加快供热
系统升级。积极推广热源侧运行优化、热网自动控制系统、管网水力平衡改造、无人值守热力站、用户室温调控及无补偿直埋敷设等节能技术措施。实现从热源、一级管网、热力站、二级管网及用户终端的全系统运行调节、控制和管理。
二、分布式新能源供热系统失调产生原因
（1）热惯性大，滞后大。热网系统是一个大滞后的系统，采用常规的控制方法很难保证系统的正常
稳定运行。系统的自动调节不仅与当前的数据有关，而且与历史的数据有关。（2）户与户之间的耦合性强。热网系统是一闭式系统，系统各个部分是相互关联的，某一户流量的变化，会引起相邻户的运行状况，甚至会引起整个单元系统的运行状态的变化。（3）系统的扰动因素多。如热源运行状态的变化（面积、户型、周边户供热与否）、外界环境的变化（室外温度、风力等）等。
不平衡和多扰动的热力管网系统，经常会导致区域供热过程中的水力失调和热力失调，会影响到新能源站的安全生产和运行，及用户端的供热品质。进而造成供热能耗的增加，供热质量下降，劳动强度增加，及经济效益和社会效益降低。因此，设计一套完整的户端智能调度和平衡系统，对于解决新能源站至住户端运行中的失调问题、耗能问题、不平衡问题等具有决定性的作用和意义。
三、户端均温调控的理论基础
图1为典型的热水供热系统的热网原理。由图1可知。管网采用枝状连接，热网供水从能源站沿主干线依次输送到热用户1，2，…，m；网路回水从各用户沿相同的线路返回，为异程式供热管网。
假设热用户m为最不利热用户，按照m，m-1，m-2，…，1的次序供热情况越来越好，近端热用户更有可能出现过热现象，这就需要进行水力平衡调节。调节方式为从最远端热用户m依次向近端调节，即在热用户m的供回
王立志：热网平衡调控（户端均温）系统
水阀门全部打开时调小热用户m -1的阀门开度，此时除m -1以外的用户的流量都会有所增大，当热用户m -1的入口阀门调到一定开度时，即最终使用户m 和m -1的回温尽量趋近目标回温，认为两个热用户的流量是相对平衡的，采用这种方法，可以使供热系统中各个用户的实际运行流量均是其各自目标流量的相同倍数。当供热系统平衡后，依据室温、外温、天气预报等参数，计算新能源热负荷，采用调控供水温度值调方式，对热源端精准调控，实现均温、恒温、智能、节能的目标。
四、户端均温调控方法
供热系统的主要任务是合理地将热介质分配到每个热用户，保证各热用户间室温均衡，在系统水力工况发生变化时能自动作出反应以保证用户不受影响。受外界温度、房屋因素等影响，管网运行并不是
一个恒定不变的状态。工况下对热用户进行手动平衡调节不能保证供热系统水力平衡，因为在热用户流量偏离调节状态流量时，手动调节阀门形成的水力平衡会遭到破坏，阀门又无法对新的水力工况作出相应的反应，因而手动调控根本无法保持供热系统的平衡状态。
针对不同供热系统形式，实现水力平衡方法不同。目前采用和同信息公司定制研发的智能流量调节阀（线性）及“户端均温调控系统”，用于新能源站的二次网调节，平衡效果明显，节能比例可观，入户管井安装结构见图2。由图2可知，智能调节阀、室温面板、回水温度等构成户端均温控制系统。实现户端水力平衡、户端均温。根据用户自身特性，通过平衡算法服务器计算出各户目标回温，调节智能调节阀开度改变二次回水温度，
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图1典型的热水供热系统的热网原理
筑物的供热量，使其与用户热负荷匹配，避免系统出现过热或过冷现象。
拍照照片
户端均温调控系统，具备水力平衡调控、室温调控、远程控制、智能调控等功能之外，增加供回水温度传感器，开度显示等功能，具有良好的流量线性曲线，配合软件系统智能调控，满足室温调控，二网管网失调度控制在1%以内，节能率可达10%~15%以上。调控及热负荷预测服务见图3。
五、调控结论
济南市某新能源供热小区，户端均温调控前后结论为：
（1）调控后户端室温分布集中且均衡。
（2）调控过程中，高温用户阀开度调控，对低温用户（孤岛户、边角户）影响趋势图。
（3）热负荷预测精准调控，恒温、节能
。
图2
入户管井安装结构
图3调控及热负荷预测服务

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