智慧供热技术框架下供热节能改造技术实例分析分享
1 概述
随着传统供热系统向智能化稳步发展，北方地区热力公司正逐步进行“智慧热网”升级改造。
历届世界杯冠军智慧热网是采用“互联网+传统供热”技术，通过数据传感层、数据传输层及数据应用层的整体方案对传统热网系统进行嵌入式信息化升级改造，实现数据代替经验，精准化按需供热；实现自动化调节控制，机器代替人力劳动；实现动态数据化的能耗指标。本文结合实际智慧热网改造案例，对基于信息化的智慧供热整体升级改造后的调控策略和节能效果进行分析，为供热系统实现智慧供热提供参考依据，以促进智慧热网的推广和应用。
2 智慧热网设计框架
2.1 智慧热网数据传感层设计
智慧热网数据传感层设计覆盖热源、热力站运行参数、热用户计量系统管控和典型无线室温采集，实现“源—网—热用户”的整网数据信息稳定传输。
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①通过稳定可靠的硬件支撑，硬件采取模块化设计，可以根据各采集系统的现场工况个性化地调整通信接口模块，实现多种数据的传输。
②全网数据信息采集点使用统一ID标志，实现跨网域互联互通。
③采用网络时钟同步技术，确保时间相关型物理量时序准确无误。
④对热网、热力站管辖下的楼栋热力入口及热用户的水力工况和热力工况进行全面掌控，从而为决策者提供管网平衡调节依据。
⑤通过对热用户供热运行参数采集监测，对于热用户家里是否有人以及何时回家，实现各热用户针对性的精准按需供热调节。同时支持多种系统的传感器集中接入，进而全方位监测各热用户的供暖状态。
2.2 智慧热网数据传输层设计
现场设备采集的数据通过数据传输层传输到数据应用层进行数据分析展示，数据通信可以采用专用光纤、宽带（ADSL）、3G、4G、GPRS等公共网络。
2.3 智慧热网数据应用层设计
2.3.1 智慧热网数据应用层功能
海量运行数据实时参数通过网络传输到上位机软件平台，通过数据实时展示、数据统计分析、大数据回归预测分析，实现热网调控的辅助决策和控制策略回归预测分析，代替人工经验。
①热源级智慧热网数据应用层功能
热源供水温度及设备启停等远程控制或者自主运行控制；采用大数据处理方法对海量设备运行数据进行分析，并进行相应的故障诊断和偏离最佳工况的诊断；热源与热网调控策略的连锁保护。
②热力站级智慧热网数据应用层功能
热力站运行策略及设备启停远程上位机控制或自动反馈运行控制；采用大数据处理方法对各设备运行数据进行分析，并进行相应的故障诊断和偏离最佳工况的诊断；热力站设备启停的安全连锁保护。
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③热用户级智慧热网数据应用层功能
通过安装在户内的远程无线室内温度采集系统优化整个热力系统的运行； 通过热用户级智能控制面板设定室内温度，来控制分户智能通断调节阀的开启，达到热用户按需供热。
热源、热力站和热用户间的闭环控制逻辑思路为：大数据拟合回归分析来指导各个热力站的供热参数（包括供水温度、回水温度）；采用热用户室温参数来修正热力站供热参数，同时热用户室内温度也作为热源供热效果的评判依据；根据各个热力站运行的供热参数，反馈分析得到热源的供热参数。
2.3.2 热源运行预测系统
在全网调控过程中，每个热力站的调控相互影响，进而影响热源。不同的热源形式，例如：热电厂、燃煤锅炉房、燃气锅炉房对热力站调控后影响的反应速度不尽相同，供热信息网了解到因此，在调控全网时，为保证全网的安全、节能运行，必须对热源形式及管网运行特性加以研究，采取热源和热力站系统的联动调控，即各热力站在不同形式热源下设置不同的控制策略。
智慧热网内置专家系统根据热网特性和控制参数变动，基于热网运行参数实时动态采集的大数据进行收敛性分析，给出全热源范围内的优化控制策略。
利用智慧热网优化回归计算方法，基于历史运行数据，搭建热源供热量、室内温度及室外温度变化相关关系模型，用未来7 d的室外温度预测对应的热源供热量。并采用类似方法，搭建出预测热源供水温度模型。利用未来7 d热源供热量、供水温度等预测信息，可以辅助调度人员拟定出正确合理的生产调度计划。
2.3.3 热力站优化控制预测系统
由于小区建筑结构、室内供暖方式（地面辐射、散热器）决定的滞后特性及室温变化规律不同，热力站的调节控制和优化规律不同。在考虑室外温度、昼夜人体热舒适度感受需求、室内温度控制目标要求（恒温、阶段性温度变化）等因素下，利用优化回归计算方法，形成系统的闭环控制流程，得出以满足预定室内供暖温度为总体目标，以满足热用户供暖热舒适度的建筑耗热量为控制计算目标，热用户供水温度等为控制参数的热力站优化控制策略。
供暖温度标准是多少2.3.4 热用户智能控制系统
①从节能角度出发，对于设定室内温度较高的热用户，热力公司调度管理人员可以远程强制设定热用户室内温度，进行二级管网热平衡调节。
②热用户在家时，可以在热用户级智能控制面板上设定室内温度，来控制智能通断调节阀的开启，以达到热用户按需供热的室内温度环境。智能通断调节阀启闭默认温度范围为智能控制面板上设定室内温度±0.5 ℃。
③当热用户不在家时，可以远程监控室内温度等参数，通过手机APP智能调节室内温度，即可以远程预先设定期望的室内温度，实现在不影响热舒适性的前提下最大限度地按需供热。
④智慧热网平台APP可实现对于住户安装的其他智能家居（如热水器等设备）集成，进行远程控制。实现多平台整合，为热用户提供智能化家居平台。智慧热网系统热用户级智能控制面板可以实时显示用户室内温度、供回水温度、智能通断调节阀状态、热用户的设定室内温度等参数。
2.3.5 智能分析 雨中哭泣
基于数据挖掘技术对热源、热力站及热用户安装设备的运行状态进行异常判断和智能排查，并通过历史运行数据分析得出热源、热力站和热用户的调控习惯。采用大数据处理方法对热网的运行工况给出故障诊断和偏离最佳工况的诊断。并给出适合各热力站和热源的控制策略，进而指导全网节能安全运行，达到智慧热网的“均衡输送、按需供热”目标，实现真正的自动化、智能化节能运行。
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