02 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化問題探討

1、區(qū)域能源系統(tǒng)智能化問題探討2目錄1引言2 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念3智能供熱/供冷特征4智能決策層功能5區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術6展望展望31 引言隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化進程加快，城市的數(shù)量、規(guī)模、模式都在不斷地變化，近年來城市能源系統(tǒng)以前所未有的速度發(fā)展，運用先進的信息化手段優(yōu)化能源系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)，以便提高能源系統(tǒng)的運行效率降低能源能耗，減少企業(yè)的生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染已經(jīng)成為能源生產(chǎn)、服務企業(yè)的主要任務。41 引言目前，我國新建的熱力站大多裝配了現(xiàn)代化的儀表、控制裝置，已實現(xiàn)數(shù)據(jù)遠程監(jiān)測，有些熱力站實現(xiàn)了無人值守，個別企業(yè)甚至應用了地理信息系統(tǒng)（GIS）。但有些熱力站雖然配置了現(xiàn)

2、代化控制裝置，但并未真正實現(xiàn)自動控制，造成了設備浪費。因此，海量的信息大多停留在形成數(shù)據(jù)曲線、數(shù)據(jù)報表階段，運行人員仍大多依據(jù)傳統(tǒng)的人工調(diào)控方法，發(fā)布調(diào)度指令，而沒有發(fā)揮海量數(shù)據(jù)在運行調(diào)度中的作用，造成信息資源浪費。51 引言近年來，隨著現(xiàn)代通信技術、控制技術的進步，物聯(lián)網(wǎng)技術的應用、云計算、大數(shù)據(jù)技術的發(fā)展，國內(nèi)開始關注城市能源系統(tǒng)的智能化問題，有些企業(yè)開始實施智能供熱系統(tǒng)的開發(fā)和建設。我國在城市智能供熱/供冷方面的研究剛剛起步，對智能供熱/供冷的內(nèi)涵和外延還缺乏完整的、正確的認識。62 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的概念概念冷熱網(wǎng)冷熱網(wǎng)-物理網(wǎng)，物理網(wǎng)， 將由通信網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)組成的網(wǎng)路將由通信網(wǎng)、物聯(lián)

3、網(wǎng)組成的網(wǎng)路-信息網(wǎng)信息網(wǎng)由物理網(wǎng)和信息網(wǎng)組成的人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、由物理網(wǎng)和信息網(wǎng)組成的人與物、物與物相聯(lián)，實現(xiàn)信息化、遠程管理控制和智能化的一個全新的網(wǎng)絡，稱為智能供熱遠程管理控制和智能化的一個全新的網(wǎng)絡，稱為智能供熱/供冷供冷網(wǎng)。網(wǎng)。系統(tǒng)的基礎物理網(wǎng)絡層系統(tǒng)的基礎物理網(wǎng)絡層 系統(tǒng)信息物連網(wǎng)絡層 智能決策優(yōu)化運行調(diào)節(jié)網(wǎng)絡層 83 智能供熱/供冷特征特征 智能供熱/供冷以現(xiàn)有的系統(tǒng)為基礎，依靠物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算、傳感測量、信息通訊和控制技術等高科技手段， 以充分滿足用戶對冷熱量的需求，確保熱力供應的安全性、可靠性和經(jīng)濟性，滿足環(huán)保約束、優(yōu)化資源配置、適應市場化發(fā)展等為目的，來

4、實現(xiàn)對用戶可靠、經(jīng)濟、清潔、互動的熱力供應和增值服務。 特征：此處添加文本能源廠、能源網(wǎng)及熱用戶的主要信息能夠順利獲取，能夠?qū)芫W(wǎng)主要部件的運行狀態(tài)實時監(jiān)測； 系統(tǒng)信息資源可共享，數(shù)據(jù)可統(tǒng)一分析。通過對來自于物理網(wǎng)的海量信息提供計算能力及海量存儲資源能力來提高系統(tǒng)資源的利用率。93 智能供熱/供冷特征特征此處添加文本 設備配置優(yōu)化。 有完備的智能決策支持系統(tǒng)?？梢詾闆Q策者提供可選決策方案，并對各種方案進行評價，提出最合理的運行決策方案。 熱用戶系統(tǒng)可調(diào)節(jié)，用能可計量； 源、網(wǎng)與用戶之間實現(xiàn)雙向互動，鼓勵用戶以多種方式積極參與熱網(wǎng)的運行管理，根據(jù)室內(nèi)舒適度需求變化調(diào)整系統(tǒng)運行模式。為用戶提供更加

5、高效、優(yōu)質(zhì)的服務。103 智能供熱/供冷特征特征此處添加文本 熱網(wǎng)的主要設備可控熱網(wǎng)的主要設備可控，具有實時、在線和連續(xù)具有實時、在線和連續(xù)的安全評估和分析能力，通過其先進的控制方法監(jiān)測熱網(wǎng)的基本元件，通過對運行數(shù)據(jù)的定量分析或定性分析，能對可能出現(xiàn)的問題迅速做出預測、監(jiān)測和響應；及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和隔離故障隱患，從而快速診斷并準確地提出解決任何運行質(zhì)量事件的方案； 保證設備安全，避免大規(guī)模事故的發(fā)生，提高網(wǎng)運行的可靠性；在發(fā)生事故時能自動提供基本服務。113 智能供熱/供冷特征特征此處添加文本 能以公開、透明的市場規(guī)則對用戶進行管理，提供高品質(zhì)服務，滿足用戶的多元化、差異化需求。能充分利用供

6、熱/供冷資源，向社會提供增值服務，提升企業(yè)的核心競爭力，適應技術進步和需求變化。124 智能決策層的功能 智能決策支持系統(tǒng)， 即有決策支持系統(tǒng)中依據(jù)數(shù)據(jù)和模型進行的優(yōu)勢，又能充分發(fā)揮專家系。智能系統(tǒng)應具有，能進行有效地推理，不但能完成一般的邏輯推理，而且還能利用問題的啟發(fā)性信息進行啟發(fā)式搜索，試探性推理以及不精確推理、不完全推理；應具有自學習知識的能力和與運行管理人員的交互能力，模擬人類進行推理和判斷乃至決策，通過提高系統(tǒng)整體運行的效率，實現(xiàn)最佳容量、最佳狀態(tài)和最佳運行來降低運行的費用。 134 智能決策層的功能數(shù)據(jù)及診斷：通過先進的測量技術，對物理網(wǎng)的運行數(shù)據(jù)實時測量及正確上傳；在線評估數(shù)據(jù)

7、質(zhì)量，在線對儀表的工作狀態(tài)進行評估，對測量誤差進行修正。144 智能決策層的功能通過對系統(tǒng)特性分析，制定出優(yōu)化的運行調(diào)度方案，對運行設備進行優(yōu)化控制，實現(xiàn)通過對系統(tǒng)特性分析，制定出優(yōu)化的運行調(diào)度方案，對運行設備進行優(yōu)化控制，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換設備的高效運行，能源輸送系統(tǒng)輸送成本最小；能源轉(zhuǎn)換設備的高效運行，能源輸送系統(tǒng)輸送成本最??；并通過對運行過程的自學習，不斷改進系統(tǒng)運行調(diào)度策略，獲得更好的運行效果。并通過對運行過程的自學習，不斷改進系統(tǒng)運行調(diào)度策略，獲得更好的運行效果。運行控制四個方面的內(nèi)容：（1）為實現(xiàn)調(diào)度目標，以提高能源轉(zhuǎn)換效率為目的而對于能源轉(zhuǎn)換設備的優(yōu)化控制；（2）為實現(xiàn)調(diào)度目標，以降低

8、運行能耗為目的的對于動力設備的優(yōu)化控制；（3）為系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)提供條件，而對管網(wǎng)系統(tǒng)進行的平衡調(diào)節(jié)；（4）為節(jié)約能源，熱用戶根據(jù)自身的需求而進行的室溫調(diào)節(jié)。 154 智能決策層的功能 運行調(diào)節(jié)包括四個方面的內(nèi)容：（1）在一定的供熱/供冷范圍下，根據(jù)實時的室外參數(shù)，確定今后一個調(diào)度周期內(nèi)的供熱/供冷需求；（2）基于預報的供熱/供冷負荷，根據(jù)系統(tǒng)的配置狀況，確定系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)方案；（3）在保證系統(tǒng)不出現(xiàn)熱力失調(diào)的情況下，優(yōu)化系統(tǒng)的熱力工況；（4）在給定供熱/供冷負荷的情況下，根據(jù)系統(tǒng)的實時運行工況，確定今后一個調(diào)度周期內(nèi)的各運行設備的運行狀況，使得系統(tǒng)在保證服務質(zhì)量的前提下，運行費用最低。164 智能

9、決策層的功能 運行評價是指對供熱系統(tǒng)從正式運行到后評價期間，系統(tǒng)運行情況的評價。涉及到設備效率評價和系統(tǒng)運行水平評價。設備效率評價包括下述內(nèi)容：（1）在評價周期內(nèi)，源內(nèi)設備完成了規(guī)定供熱量/供冷量后的運行效率；（2）水泵在評價周期內(nèi)，完成規(guī)定的輸送熱量后，所達到的運行效率。（3）系統(tǒng)平衡狀態(tài)、輸送效率及能效指標174 智能決策層的功能系統(tǒng)分析：基于大數(shù)據(jù)和云計算，對系統(tǒng)水力及熱力工況進行靜態(tài)分析，評估用戶的熱力工況；對系統(tǒng)水力特性進行辨識，動態(tài)分析系統(tǒng)的。184 智能決策層的功能系統(tǒng)安全：通過其先進的測量技術和控制方法，監(jiān)測系統(tǒng)的基本通過其先進的測量技術和控制方法，監(jiān)測系統(tǒng)的基本元件，元件，通

10、過對事故發(fā)生原因分析、事故處理方法的自學習，通過對事故發(fā)生原因分析、事故處理方法的自學習，快速診斷快速診斷并準確地提出解決任何運行質(zhì)量事件的方案并準確地提出解決任何運行質(zhì)量事件的方案和維護管理方法，減少事和維護管理方法，減少事故發(fā)生的次數(shù)和事故處理時間及影響范圍，提高系統(tǒng)安全。故發(fā)生的次數(shù)和事故處理時間及影響范圍，提高系統(tǒng)安全。194 智能決策層的功能優(yōu)質(zhì)高效服務：通過供給和需求的互動，可以最有效地管理運行參數(shù)，為用戶提供更好的服務。將服務評價滲透到基本服務全過程的每一個環(huán)節(jié)，使得決策、管理、績效評價和監(jiān)督問責的科學化、精細化和透明化得以實現(xiàn)，通過對服務的監(jiān)督、評價，建立起高素質(zhì)的服務隊伍，提

11、供企業(yè)的服務水平。205 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術特征 智能供熱/供冷系統(tǒng)由物理網(wǎng)、信息網(wǎng)和決策層組成。 要求：1 1 系統(tǒng)先進、配置合理2 2 安全 可調(diào) 要求系統(tǒng)合理分級 實現(xiàn)分級調(diào)節(jié) 設置自動調(diào)節(jié)設備 和手動調(diào)節(jié)設備 初調(diào)節(jié) 平衡調(diào)節(jié)設備一級網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)二級網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)熱用戶調(diào)節(jié) 運行調(diào)節(jié) 熱量自動調(diào)節(jié)設備 變流量調(diào)節(jié)215 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、可靠，數(shù)據(jù)準確 數(shù)據(jù)通訊數(shù)據(jù)通訊 數(shù)據(jù)診斷數(shù)據(jù)診斷 數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集現(xiàn)代測量技術高速、雙向、高速、雙向、實時、集成實時、集成的通訊技術的通訊技術先進的數(shù)據(jù)評估方法，高效的在線核查技術225 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術（1

12、）現(xiàn)代測量技術）現(xiàn)代測量技術， 包括現(xiàn)代測量方法及測量設備，通過虛擬測量技術、數(shù)據(jù)處理技術和溫度傳感器、熱量表、流量表、壓力傳感器等獲得供熱系統(tǒng)各部分的運行數(shù)據(jù)， 并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)信息，在熱量的生產(chǎn)、調(diào)度、輸送、計量、調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面采集、完整傳輸和高效處理。235 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 源的生產(chǎn)、冷熱量輸送、調(diào)節(jié)、服務以及熱用戶的采暖設備和其他用能設施，通過數(shù)字化信息網(wǎng)絡系統(tǒng)連接在一起，通信系統(tǒng)和熱網(wǎng)一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯(lián)系的網(wǎng)絡物理熱網(wǎng)與信息網(wǎng)，通過智能化控制使整個城市能源系統(tǒng)得以優(yōu)化。245 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 系統(tǒng)中設置無數(shù)傳感器，傳感器

13、的完好狀態(tài)，影響數(shù)據(jù)的質(zhì)量。海量數(shù)據(jù)質(zhì)量，影響著決策的正確。需要有先進的數(shù)據(jù)評估方法，保障數(shù)據(jù)質(zhì)量。一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，需要在線評定儀表的工作狀態(tài)。255 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 是智能供熱/供冷系統(tǒng)核心 要求：知識庫完整、推理合理、 工作穩(wěn)定、決策效益明顯 智能決策支持技術智能決策支持技術 智智 能能 決決 策策 系系 統(tǒng)統(tǒng)云計算技術智能決策智能決策支持技術支持技術先進控制技術265 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 云計算是分布式處理、并行處理和網(wǎng)格計算的融合與發(fā)展，其基本原理時將計算分布在大量的分布式計算機上，而不是本地計算機或遠程服務器中。用戶不再單獨購買物理設施，而只需按需購買包括存

14、儲能力、計算能力、軟件功能、網(wǎng)絡資源、硬件資源在內(nèi)的各種服務，支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務，如同本地操作一樣，只需一臺筆記本或者一個手機，在互聯(lián)網(wǎng)的幫助下獲得所需，完成包括超級計算在內(nèi)的任務。275 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術智能熱網(wǎng)的數(shù)據(jù)來源有兩類，一類來自于物理網(wǎng)，一類來自于感知層。數(shù)據(jù)源分布范圍廣，數(shù)據(jù)結構復雜，信息量大。因此需要借助于云計算來對海量的來自于傳感器的信息進行存儲、聚合、計算和管理，并對各種業(yè)務進行支撐。285 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 供熱系統(tǒng)要求供熱系統(tǒng)運行管理人員做出兩種決策：一種是系統(tǒng)在正常情況下，做出實現(xiàn)經(jīng)濟運行的決策；一種是在事故工況下，能

15、在極短的時間內(nèi)做出安全運行的決策。因此智能供熱需要一個實時的應用系統(tǒng)和工具，以使熱網(wǎng)運行人員和管理者能夠快速的做出決策經(jīng)濟合理安全的決策。295 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術智能決策支持技術常用的方法為數(shù)據(jù)挖掘技術和在線辨識技術，數(shù)據(jù)倉庫技術、分布并行處理技術、人工智能技術（如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡、遺傳算法、機器學習、自然語言理解等）。決策支持技術可以為現(xiàn)有的、正在發(fā)展的以及預測的問題，提供決策支持的分析，并展示供熱系統(tǒng)運行人員需要的各種情況、多種的選擇以及每一種選擇成功和失敗的可能性，提高運行人員決策的科學性。305 區(qū)域能源系統(tǒng)智能化的支撐技術 先進的控制技術是實現(xiàn)智能供熱關鍵。 先進的控制技術是指依靠參數(shù)量測技術、集成通信技術、先進設備技術、先進決策技術，分析和診斷功能、預設的專家系統(tǒng)等來分析、診斷和預測供熱系統(tǒng)的狀態(tài)，并確定和采取適當?shù)拇胧┮韵?、減輕和防止供熱中斷和對提高供熱質(zhì)量擾動，提供對熱源、熱網(wǎng)及用戶側(cè)的控制方法。 從而實現(xiàn)按需供能，提高熱源及系統(tǒng)的能源利用率和熱量