用AI温暖城市,华为云打破供热行业的“不可能三角”

来源:脑极体 百度号 作者: 关键词: 哈尔滨太平供热 供热智能体        收藏 0   

2022
12/08
13:32
脑极体 百度号
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导读

最近很多城市都迎来了今冬以来的最强寒潮,在拉尼娜事件的影响下,一个格外寒冷的冬天似乎不可避免。而每次降温,有暖气的北方城市就会引来网络上一片艳羡之声。前不久网络上就流传着一个段子:“南方人的命也是命,请给南方装暖气 “,引发了大量响应和点赞。这时候,本北方人的心情就很微妙了。开心是自然的,拥有“暖气

最近很多城市都迎来了今冬以来的最强寒潮,在拉尼娜事件的影响下,一个格外寒冷的冬天似乎不可避免。而每次降温,有暖气的北方城市就会引来网络上一片艳羡之声。前不久网络上就流传着一个段子:“南方人的命也是命,请给南方装暖气 “,引发了大量响应和点赞。

这时候,本北方人的心情就很微妙了。开心是自然的,拥有“暖气防御甲”的北方居民,可以舒展地在房间内活动,对比南方朋友正在遭遇冷空气的“魔法攻击”,幸福感格外强烈。

但是,供热管道爆裂的隐患,煤炭能源燃烧带来的空气污染等等,这些也都是北方城市供热季不可回避的问题。

所以,在供热这件事上,哪有什么岁月静好,城市管理者、供热部门、居民和物业等各个角色,其实都在负重前行。幸好,近年来AI在改变城市生活的同时,也改变了集中供热的许多麻烦事儿。

本篇文章就来整体回顾并梳理一下,供热行业的升级路径,是如何不断发展新技术,让科技来替人类“负重前行”的?

供热进化简史:温暖如春的冬季,不是一蹴而就的

说起供热行业的发展历程,从小到大完整地经历了从蜂窝煤到智慧供热的变迁,我大概是有点发言权的。上个世纪出生的很多北方朋友,可能和我一样,童年都经历过用蜂窝煤、煤气炉取暖做饭的日子。小时候,家长会提醒我们,提防自家储藏的煤被偷走,使用时要担心一氧化碳中毒的风险,刚穿上身的新衣服一转眼就沾上了煤灰,坦白说,这一时期来到冬天的北方城市,可能并不是什么温馨的回忆。

后来,很多北方人家陆续搬进了有集中供热的住宅楼,这在当时是很了不起的设施,几乎不需要居民做任何事情,就能度过一个温暖的冬天。集中供热的范围,随着中国城市化的进程而加速增长,有数据显示,城市的集中供热面积,从21世纪初的11.0亿平方米提升至2019年的92.5亿平方米。

与此同时,集中供热的问题也开始显现,比如集中锅炉达不到规定温度,不同小区和住户的冷热不均衡,管道故障排查难度大等。此外,早期集中供热,煤炭是主要热源,空气污染在所难免,我居住的北方城市,有很多个冬天,和暖气一同到来的还有“伸手不见五指”的雾霾天。

面对燃煤带来的环境压力,北方城市开始利用清洁能源替代燃煤进行集中采暖供热,其中,以煤改电、煤改气为主。根据《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021年)》目标,到2021年,北方地区清洁取暖率达到70%,替代散烧煤。

这一阶段,集中供热模式也面临新的挑战。主要存在的难点包括:硬件设施方面,部分老旧管网“跑冒滴漏”等问题严重,造成整个供热管网的输送效率下降;软件设施方面,传统管网调控技术水平落后,只是对设备的粗放型调节,无法根据用户需求精准调控,导致管网过量供热或供热不足现象时有发生,加上热、电、气的联合调度难度比较大,用电高峰时期城市热网也会随之变化,给管网运行安全带来风险。

幸好,近年来AI技术的大力发展和智慧城市的加速推进,也让一些北方城市开始尝试推动供热行业的智能化,哈尔滨、黑河等极北区域的城市就率先探索,落地绿色、智能、低碳的智慧热网。目前来看,智慧供热模式,一方面发挥集中供热效率更高的优势,让北方居民的冬日取暖更加舒适、经济;同时,基于端到端数字化联动和人工智能的精准调控,能够有效地帮助供热行业降本增效,发挥每一分热的价值。促进节能减排,显露出较强的社会价值和经济价值。

当然,智慧供热项目的落地应用,也由于不同城市供热系统基础设施不同、数字化程度不一,导致AI落地难度大的现实挑战。

供热需求的增长,在能源结构转型的大背景下,也使得很多城市的供热行业,面临一个“成本、效率、体验”的“不可能三角”:

降低能耗成本就意味着居民冬季的生活体验变差,提升供热体验就面临能源消耗的增加和碳排放总量的上升。与此同时,供热服务的扩大和居民对供热体验的需求,又进一步加大了管网调控、精细化管理的难度,倒逼供热行业提升效率。

因此,探明AI究竟如何与供热行业结合,对于打破供热“不可能三角”、提升更多城市的居住幸福感,有着格外重要的意义。

四步走方法论:打破供热行业的“不可能三角”

业界首创的基于AI和数据的“源、网、站、户”全网调控的智慧供热解决方案,是华为云在供热行业的重要落地成果 ,截至目前,华为云供热智能体,已经沉淀了许多城市智慧供热项目的实战经验与思考。

华为云供热智能体的核心方法论,就隐藏着北方城市在冬日温暖如春的技术密码。

具体来说,华为云供热智能体,针对的是由三个难题组成的“不可能三角”:

用户体验:供热不均匀,导致供热效果远冷近热,影响取暖体验,产生居民投诉;

生产效率:供热企业无法精准判断需求,粗放生产导致能耗大、成本高,供热效率低;

社会成本:传统供热模式产生一系列安全隐患和环境污染问题,带来了公共生活的负面影响,最终由全社会承担,考验城市治理能力。

针对上述难题,华为云供热智能体综合多种AI技术,在供热行业的全流程中融入AI,首创了“源、网、站、户”全网调控的智慧供热解决方案,构建了一个能感知、会思考、可进化、有温度的“供热智能体”,通过四步走来发挥每一分热的价值。

第一步:全域感知。用AI技术来实现更高效的联调和调度,首先需要获得更细化和全面的环境数据。因此,华为智慧供热解决方案在热源端,通过部署传感器等IoT设备,进行统一设备管理,实现“源、网、站、户”的全流程信息化、数字化,让智能热电网络具备全域互联感知的能力,减少人力抄表巡检的情况。

第二步:数据治理。高质量的数据是智慧监管和精准调控的前提,而热源、管网、热换站、单元/用户在日常供热中产生大量数据,包括温度、热量、压力、流量等,这些批量采集的数据,可能因为操作重复、不完整等,影响最终的决策结果。需要通过数据治理将数据变得干净、精确之后,再结合气象数据、建筑数据、用户反馈等信息,为供热系统监管和调控的应用打基础。

第三步:策略推送。基于高质量的数据和AI分析决策能力,华为智慧供热解决方案能够产生相应的调控策略,对智慧热网进行端到端的一体化精控。热源端,可以依据AI需求预测及时调整产热量,按需定产,实现更合理、更高效的节能;基于AI的换热站智能调节,对二级供热管网进行精准调控,避免有的小区热、有的小区冷等供热不平衡的问题;更进一步,在单元新增远控设备,通过智能化调节实现二次网平衡。

第四步:质量监管。通过大数据底座和数据分析,全面实现自动化、智能化的供热监管, 7*24小时实时在线运维,可以支撑对城市热网系统进行智能分析诊断,一旦出现故障或风险,及时告警,从而保障供热安全,减少了运维人力成本,提高了供热质量和服务体验。通过这“四步走”,华为智慧供热解决方案,将供热全流程置入可控、可调、可精准分析的技术体系当中,让“成本、效率、体验”的平衡问题得到了解决,打破“不可能三角”的桎梏。


那么,这套方法论是否经得起实践检验呢?这个问题,哈尔滨用一个更宜居的冰城将答案告诉了全世界。

产业长坡与科技雪球,哈尔滨开启智慧供热加速度

我曾在冬季去过哈尔滨,哈气成霜、滴水成冰的户外温度,与室内穿着短裤喝冰可乐的快乐,令人印象深刻。

作为极寒地区的工业城市,为了维持城市在冬季的正常生产生活(如供水管线防冻、设施设备防止严寒损坏等),哈尔滨是最早为居民安装集中供热系统的城市之一,在引入AI之前,已经将供热这件事做到了很高的成熟度。

尽管如此,哈尔滨依然在积极地探索智慧供热的新模式,走在了全国前列。这背后有着多元的考量:

一方面,哈尔滨的供热需求规模大,通过新技术来精益求精,能够产生明显的经济效益和社会价值。

此外,哈尔滨作为我国纬度最高的省会城市,智慧供热的改造升级难度大,如果能够形成可规模复制的标杆案例,对全国其他重点地市落地智慧供热能够起到很好的示范效应。

同时,黑龙江作为老工业基地,有着产业升级的现实需求,而供热行业作为工业领域数转智改的典型案例,也能为政府、企业、居民等多方积累转型经验。

总而言之,在多重需求的驱动下,哈尔滨太平供热与华为合作,联合打造智慧供热项目。目前,该项目已经运行三年多,并成为智慧供热标杆,在全国北方15省的十多个项目中复制拓展。

为什么这个项目具备较强的可复制性呢?我们可以从该项目的特点来看:

首先,一个高水准的技术“雪球”。

据了解,当时黑龙江为了验证智慧供热的实际能力,挑选了供热行业中效率较高的公司哈尔滨太平供热,率先开启试点。比如,极寒地区供热能耗一般是0.5GJ每平方米,而哈尔滨太平供热在项目开展之前,就已经做到了0.38 GJ每平方米的能耗,供热效率很高。

在这样的高水平之上,基于华为智慧供热解决方案,该项目在原有的基础上又进一步降低了10%的能耗,做到了低于0.35GJ每平方米。基于AI的全网精控,热需预测与热源实际生产匹配度高达 98.2%,哈尔滨的热网供热平衡目标达成了99%,户控用户室温分布集中在20-24℃范围内,居民不会为“远冷近热”而抱怨投诉了。

在2021年-2022采暖季,13万热用户享受到了智能供热成果,节省原煤10652吨 (标煤9453吨),减少碳排放25145 吨。

可以说,经过哈尔滨考验的智慧供热解决方案,已经具备了成熟可落地的技术实力,在此基础上,华为云发布“供热智能体”,将该解决方案的多种能力与技术以综合服务的形式向产业释放。因此,再落地到其他城市,能够取得较为明显的效益。

其次,一条行之有效的产业升级路径。

前沿的技术能力,如何落地到真实的产业空间当中,是AI产业化和产业AI化进程中必须解决的挑战。

供热行业的智能化,涉及复杂的工艺流程、多种利益相关方、高可靠高安全的现实挑战、覆盖广泛的用户群体,要让AI真正发挥出效益,需要与IoT、大数据、云计算等技术进行融合,深入到供热行业全流程、多场景,同时做到成本可控、价值可感,这对方案有效性、落地能力,提出了比较大的考验。

我们可以看到,哈尔滨太平供热项目中,综合了供热行业的know-how知识,以及华为全面领先的技术与产业优势,促成了AI技术体系与供热行业需求的深度融合,积累了大量行之有效的产业升级经验,为供热行业探索出一条长期可持续的发展路线。

在2022年IDC亚太区智慧城市大奖(中国区)中,“哈尔滨(哈投)智慧供热创新项目”就荣获了可持续基础设施大奖。

沿着这条长长的产业升级坡道,供热智能体的“雪球“自然能够一路向前,将智慧供热的技术与经验,加速复制到全国。

巴菲特认为,人生就像滚雪球,最重要的是发现很湿的雪和很长的坡。对于产业AI来说, “很长的坡”的就是那些有强烈转型升级需求和成长空间的行业,“很湿的雪”就是足够强大的技术壁垒和竞争力,二者结合在一起,让产业AI的雪球越滚越大。

从供热行业的进化历程中,根据各地供热规划,我们可以看到,未来在供热规模扩大的同时,供热方式更加因地制宜,供热模式将走向绿色、多元、清洁,供热管理和供热技术更加智慧。近日,财政部就发布了《财政部关于提前下达2023年大气污染防治资金预算的通知》,提前下达44个城市(自治州、兵团)的清洁取暖资金预算,总计134.4亿元。

可以肯定,在清洁化供热推广的热潮下,智慧供热作为一套多方受益的新模式,将成为城市供热长期可持续的关键所在。

接下来,我们会看到“供热智能体”向更多城市驶去,从“智暖冰城”到“智暖中国”,让科技的融融暖意,拂过每一个带着寒意的角落。

而供热行业的智能化升级,也映射出,产业能效提升不是一蹴而就的,需要重点突破、有序推进,其中数字技术的使能不可或缺,科技已经成为产业升级的强劲引擎。

被AI改变的不只有难熬的冬天,随着AI一步步消除那些传统行业中令人感到不舒适、不安全的地方,终有一日,我们可以诗意地栖居在大地上,享受智能世界的无限美好。

 
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