案例项目简介
一、项目背景
近年来我国供热行业快速发展，目前供热面积近110亿m2，且每年以2%~3%的速度增加。我国建筑能耗占全社会能耗的30%~40%，其中65%为采暖空调能耗；我国建筑供热能耗大，且用能效率较低，单位面积采暖能耗是发达国家的3~4倍，我国集中供热节能潜力较大。
沧州热力成立于1992年，是华润电力自营供热面积最大的热力公司。截至2020年在网面积3000万m2，热源包括2座电厂及1座燃气热水锅炉（辅助调峰），形成多热源供热局面，一次网总长度约300km，在网运营换热站476个。随着城镇化建设加快，沧州热力公司供热面积不断增加，后期将有更多热用户持续接入。
华润智慧能源有限公司为助力沧州热力公司进一步提质增效，深入调研沧州热力基本运维情况，发现其面临以下四方面挑战：热源供热能力不足；运维管理存在提升空间；源网荷调节难度大；水力平衡调节速度慢。经分析，以上问题的症结在于目前全网调控以人工经验为主，调节的速度和准确度存在改善空间；另外，热力公司控制中心存储的大量源热网数据未能得到有效利用。若建设智慧供热平台，以软件内置的算法和大数据分析为基础，为运行人员提供全网实时情况和水力平衡调节策略和热源运行方案，以数字化和智能化手段实现热网快速调平衡，提升热力公司管理水平，降低供热能耗，扩大可供面积，降本增效。
二、主要技术原理
针对沧州供热区域建立一次网地理信息（GIS）系统和水力平衡仿真系统，搭建一次网结构机理计算模型，结合历史运行数据对模型辨识修正，实现仿真计算结果（包括流量分布、压力分布、温度分布等）与实际系统运行结果一致。通过负荷预测模块对热网运行历史数据、天气工况、系统热滞后与运行人员经验进行分析与修正，利用并行计算技术，通过优化控制系统与仿真计算模型两者结合，对不同工况下热网运行的关键参数进行预测及优化，制定最优运行方案。
三、项目内容
针对沧州热力供暖区域内建立一次网GIS系统和一次网水力平衡仿真系统。其中，GIS系统包含管网管理、管网编辑、管网设计、事故处理、运行调度等功能，建立数字化设备资产台账，可辅助热网事故应急指挥。可实现：图形化展示供热系统，快速检索设备资产；编辑供热系统基础信息，及时更新和完善热网信息库；根据每年供热需要进行管线路由设计，为优化管径和管网拓扑结构提供数据基础；模拟管网故障，评估影响范围，为应急指挥提供参考依据；换热站能耗分析、报警日志等。
仿真系统包含负荷预测、水力仿真、多热源联网仿真、潮流分析、水力平衡调节、改扩建设计等功能，可提高热网水力平衡调节速度，为运行人员提供运行策略。可实现：预测24小时及未来7天的供热负荷；支持供热系统在各种运行工况下的水力及热力分析计算；制定调节策略，为运行人员提供技术参考等。
四、深度节能指标
包括一次网耗热量、耗电量及耗水量，单位供热面积热耗、电耗及水耗，热耗节能率，度日法节能率等。
五、应用推广
该软件平台已经在沧州热力公司得到应用，未来将扩展至其他热力公司，包括华润电力现有盘锦润电热力、沈阳华润热力、沈阳沈海热力、沧州渤海热力等多家热力公司，热源供热面积达1.4亿m2。将沧州智慧热网项目成果和经验推广至其他热力公司，在节省成本、降低能耗指标的同时，整体提升华润电力供热业务的管理水平，紧跟城市供热智慧化建设的步伐，实现满足供热系统安全、可靠、清洁和经济要求的能源系统运营模式。华润电力正处于转型的关键时刻，智慧热网项目的开展，将为智慧能源业务注入新元素，为企业的成功转型提供新动力。
六、效益情况
一次网GIS和热网仿真系统中的水力平衡模块，可以辅助运行人员进行热网运行决策，更快达到水力平衡，使热源与供热站之间的热量供需平衡，从而提升热网运行管理效率、降低热网整体能耗。预计可降低水力失调及过供热量损失5%左右。
主要亮点
打破现有系统信息孤岛，充分发挥数据资产价值。打通热网控制数据、客户数据和运营数据等数据库，有利于数据分析和基于数据的运营管理，对热网各子系统数据进行充分有效利用，发挥热网数据价值。
提高运行控制速度与准度，传承热网运行经验。热力公司每年都面临着供热管网更新的情况，如新增热源点、新建小区采暖面积的接入及老旧热力管网的改造等，会使供热系统的管网结构更加复杂，依靠人为决策的热网调控难度增加，很难保证全网水力平衡。智慧供热平台通过仿真建模和智能算法为运行人员提供运行策略，解决人工调平衡速度慢造成过量供热、管网扩张到一定规模后人工经验容易失灵等问题。同时，也可通过平台积累有经验老员工的知识，传承热网运行经验，从而降低对人工的依赖、应对运行人员老龄化的挑战。
辅助热网事故应急指挥，做出科学决策。通过集成管网和阀门等信息，模拟管网故障，评估故障影响范围，事故时应急指挥能确定事故影响范围最小的关阀方案。并进一步快速定位管网故障点，生成故障单下发至相应区域负责人及维修部门，对事故进行迅速处理。
推广应用情况
华润电力现有盘锦润电热力、沈阳华润热力、沈阳沈海热力、沧州渤海热力等多家热力公司，热源供热面积达1.4亿m2。将沧州智慧热网项目成果和经验推广至其他热力公司，在节省成本、降低能耗指标的同时，整体提升华润电力供热业务的管理水平，紧跟城市供热智慧化建设的步伐，实现满足供热系统安全、可靠、清洁和经济要求的能源系统运营模式。华润电力正处于转型的关键时刻，智慧热网项目的开展，将为智慧能源业务注入新元素，为企业的成功转型提供新动力。
直接经济效益 （单位：万元人民币）
计算说明：
沧州热力公司2019-2020年供暖季，总热耗为721.98万GJ。
通过对沧州热力公司供热季运行数据的分析：
以室温20℃作为供热标准，实际日供热量高于理论日需热量8.7%；
以室温22℃作为供热标准，实际日供热量高于理论日需热量6.4%；
考虑不确定因素的影响，本项目中以 5% 作为节能率估算值。
由此，沧州热力智慧供热平台投运后，节约热耗36.1万GJ。
以燃煤锅炉效率为95%进行计算，可节约标煤12965吨。
社会效益与间接经济效益
社会效益：供热是关系我国北方城镇居民民生的重大工程，为满足人民日益增长的美好生活需要，供热行业也需与时俱进。供热标准由过去的“不冷”，提升到为用户提供稳定、安全、舒适的用热条件，而智慧供热平台正是实现此目标的重要工具。此外，部署智慧供热平台还可使供热热源结构更加合理、降低供热能耗，减少碳及污染物排放。鉴于我国北方城镇能耗现状，智慧供热平台对于我国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、努力争取2060年前实现碳中和具有显著意义，可为实现应对气候变化《巴黎协定》确定的目标做出一定的贡献。
间接经济效益：支持应急工况的快速分析，为应急指挥提供参考依据，从而做出科学决策，将事故影响范围控制到最小；提供运行策略建议，改变原有的粗放运行模式，降低供热运行对人工经验的依赖，提高运行控制速度与准度，进而实现热力公司管理的规范化、供热系统运行的高效化和用户服务多样化、便捷化。
主要完成人简介：
姜华，华润智慧能源有限公司智能控制中心，工程师。在本项目中是项目负责人、产品经理。负责研发项目全过程管理，保证项目进度、质量和成本目标要求，软件平台部署、调试与交付。负责调研用户需求和热力公司运维管理现状，设计软件平台架构设计和功能实现逻辑，在研发过程中不断优化调整软件功能设计，以保证软件实际应用的良好效果。
京公网安备 11011502004515号
