“雙碳”背景下智慧供熱發(fā)展與探討

“雙碳”背景下智慧供熱發(fā)展與探討摘要：域供熱是城市能源建設中的一項重要舉措，以熱水或蒸汽為介質，經(jīng)過供熱管網(wǎng)向全市或某一區(qū)域的用戶供應生活、生產(chǎn)用熱，主要應用在工業(yè)和民用建筑的采暖、通風、空調和熱水供應以及各種生產(chǎn)過程中。集中供熱具有能源利用率高、燃料消耗量少、環(huán)境污染程度低、供熱成本低的優(yōu)點。關鍵詞：“雙碳”背景；智慧供熱；發(fā)展；引言從當前發(fā)展形式來看，我國尚處于能源需求量大、儲備不足的狀態(tài)，原料價格也是水漲船高，集中供熱相較于其他供熱方式對于能源的節(jié)約與環(huán)境的保護有著積極的作用。在當前的城市化建設過程中，集中供熱的節(jié)能減排方案也應該得到足夠的重視，要建立健全合理高效的節(jié)能減排方案，積極嘗試應用先進的技術，提高資源的利用率，讓供熱企業(yè)真正做到可持續(xù)發(fā)展。1當代供熱行業(yè)發(fā)展痛點隨著供熱行業(yè)的快速發(fā)展，同時伴隨著一系列問題。社會民生方面：供熱管網(wǎng)存在安全事故風險，易造成人員傷亡和大面積供暖問題；供熱造成的環(huán)境污染成為影響北方空氣質量的原因；供熱是冬季第一民生問題，供熱質量投訴多，缺乏有效管理。行業(yè)技術方面：沒有統(tǒng)一覆蓋“熱源—一次網(wǎng)—熱力站—二次網(wǎng)—熱用戶”的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)，無法實現(xiàn)熱網(wǎng)統(tǒng)一的智能化調控；企業(yè)監(jiān)控中心及熱力站自動控制系統(tǒng)功能簡單，沒有數(shù)據(jù)分析功能，人工經(jīng)驗調控勞動強度大、效率低；供熱效果差，冷熱不均，一網(wǎng)、二網(wǎng)水力失調普遍，人工調節(jié)工作量大，投訴較多；企業(yè)監(jiān)控平臺技術落后，不能滿足智慧供熱大數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化調控的要求；熱源、熱力站、二次網(wǎng)（水力平衡、室溫采集、熱計量）多套監(jiān)控系統(tǒng)獨立存在，數(shù)據(jù)不能實現(xiàn)相互調用，存在信息孤島，無法實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)通與數(shù)據(jù)共享，不能形成有效的節(jié)能調控策略。熱源、熱網(wǎng)、熱力站、熱用戶的問題導致供熱行業(yè)具有高能耗、高投入、高排放、低效率的“三高一低”特點。供熱行業(yè)亟須改變，安全、舒適、綠色、低碳、智能等將成為供熱的發(fā)展方向。2社會效益和經(jīng)濟效益分析當今社會，環(huán)境污染和能源危機已成為威脅人類生存的重大問題，解決這一問題是全人類的共同課題。在這樣的大背景下，以環(huán)保和節(jié)能為主要特征的熱泵系統(tǒng)應運而生。我國工業(yè)領域能源消耗量占全國總能源消耗的比重較大（占比為70%）。受處理生產(chǎn)工藝相對落后、產(chǎn)業(yè)結構優(yōu)化不足和工業(yè)余熱利用率低等因素的影響，我國主要工業(yè)產(chǎn)品單位能耗也比國際先進水平高30%左右。在燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)中，燃氣鍋爐排放的煙氣中含有大量余熱，燃氣鍋爐煙氣余熱的回收利用不但可以提高燃氣鍋爐的效率，而且還可以降低供熱系統(tǒng)的耗熱量。同時，我國工業(yè)余熱資源十分豐富，廣泛存在于工業(yè)等各行業(yè)生產(chǎn)過程中。工業(yè)余熱資源約占燃料燃燒總熱量的17%~67%，大部分工業(yè)余熱可以回收利用，我國工業(yè)余熱回收利用潛力巨大，余熱利用率的提升空間很大。工業(yè)余熱回收利用是我國節(jié)能減排的重要內容，工業(yè)余熱可以當作一種“新能源”，成為近年來我國推進節(jié)能減排工作的重要內容。煙氣深度余熱回收熱泵系統(tǒng)冬季供暖可降低能源消耗量，降低運行費用，不僅符合國家的環(huán)保政策，也符合人民群眾的根本利益。3供熱系統(tǒng)存在的問題分析鍋爐作為供熱系統(tǒng)的核心，若其在設計之初就存在不合理的狀況，亦或是在運行過程中難以實現(xiàn)精準控制，就會在設備運轉時加快能源的消耗并排放出大量廢棄物，直接導致了資源浪費與環(huán)境污染，此問題就是目前集中供熱企業(yè)亟待解決的。當前大多數(shù)供熱企業(yè)的原料是以煤為主，而以煤作為燃料的鍋爐大多技術較為落后，煤燃燒后產(chǎn)生的廢物廢氣較多。而煤本身的燃燒效率不高，直接導致資源的浪費和環(huán)境的污染。隨著技術的不斷進步，目前燃煤鍋爐逐漸被淘汰，以燃氣或者電力作為燃料的鍋爐逐步替代了其位置，但是這兩者也有著一定的弊端，燃電鍋爐雖然更加的清潔，熱效率也相對較高，但電能作為一種二次能源，依舊存在大量污染源。在利用率的方面也需要根據(jù)具體環(huán)境來具體分析，不能一概而論。燃氣鍋爐利用天然氣作為燃料，相較于煤炭而言，天燃氣燃燒的熱效率要更高，但從實踐運行來看，我國目前大多數(shù)供熱廠的鍋爐在運轉時沒有達到最佳狀態(tài)，也沒有發(fā)揮出燃料本身的使用價值，原因大概如下:(1)客觀環(huán)境的影響，諸如地域、溫度、濕度等客觀環(huán)境，是造成鍋爐效率不高的成因;(2)設計不合理，鍋爐在設計過程中沒有考慮內部結構，導致燃料無法完全燃燒，造成浪費并且產(chǎn)生大量有害氣體。(3)循環(huán)不合理，廢氣溫度過高，燃燒后產(chǎn)生的廢氣溫度高，這部分熱量沒有合理的利用，造成資源的浪費，導致鍋爐熱效率降低。4智慧供熱發(fā)展途徑4.1信息物聯(lián)網(wǎng)信息物聯(lián)網(wǎng)的建設從網(wǎng)絡層、邊緣層、Laas出發(fā)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲與核查。信息物聯(lián)作為智慧供熱的途徑，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸完整、穩(wěn)定、可靠為目標，信息物聯(lián)網(wǎng)的組成如圖2所示。信息物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡層通過通信網(wǎng)絡進行信息傳輸，將感知設備獲取的信息安全、可靠地傳輸?shù)狡脚_應用層，實現(xiàn)接入功能與傳輸功能，包括固網(wǎng)、4G、5G、物聯(lián)網(wǎng)NB-loT等方式，承擔著巨大的數(shù)據(jù)量，面臨更高的服務質量要求，利用新技術以實現(xiàn)更加廣泛和高效的互聯(lián)功能。邊緣層基于高性能計算、實時操作系統(tǒng)、邊緣分析算法等技術支撐，在靠近設備或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡邊緣側進行數(shù)據(jù)預處理、存儲以及智能分析應用，提升操作響應靈敏度、消除網(wǎng)絡堵塞，與云端數(shù)據(jù)分析協(xié)同。Lass層是云服務中的基礎設施即服務，包括處理、存儲、網(wǎng)絡和其他基本的計算資源，用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應用程序。4.2智能化技術的引進信息技術的發(fā)展使智能化技術深入到了各個行業(yè)，“智慧供熱”這一理念也伴隨著信息技術的發(fā)展而被提出，所謂智慧供熱也是就是利用信息技術，采用自動化系統(tǒng)來采集熱源、管道、用戶的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析后做出判斷，利用自動控制系統(tǒng)下達命令進行控制聯(lián)動。智慧供熱能夠使供熱系統(tǒng)高效、經(jīng)濟的運行，通過數(shù)據(jù)分析來保持熱力與水力的平衡穩(wěn)定，以最低的能耗來滿足用戶對于供熱的需求。既滿足用戶對于舒適度的要求，也能滿足供熱企業(yè)對于低消耗的需求，使雙方受益。信息化使供熱系統(tǒng)能夠更加高效，其自動控制系統(tǒng)能夠從大數(shù)據(jù)上對供熱狀況進行分析并進行自動調節(jié)。對鍋爐房、供熱網(wǎng)、用戶的數(shù)據(jù)進行監(jiān)測，對熱量進行合理的配置，無論是實效性、經(jīng)濟性或者是對環(huán)境的保護都有良好的促進作用。4.3建立管網(wǎng)優(yōu)化模型在集中供熱管網(wǎng)設計過程中，設計人員不僅需要考慮初始投資額與施工技術，而且需要考慮管網(wǎng)運行過程中的能量輸送損失，依據(jù)管網(wǎng)分流節(jié)點水力平衡、水力穩(wěn)定性佳、初始投資最小、流體形成壓力損失與散失損失最小的原則，優(yōu)選管道管徑、保溫層厚度以及保溫材料，促使集中供熱管道可以向用戶提供所需的熱負荷?；诖耍梢詮臒崮茌斔鸵暯侨胧?，進行優(yōu)化設計數(shù)學模型的搭建。結束語城市供熱發(fā)展歷經(jīng)由人工操作階段、自動化控制階段、信息化階段，并伴隨著“雙碳”背景以及互聯(lián)網(wǎng)+、物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，逐步進入人工智能階段。參考文獻[1]關寶良,梁辰,喬梁,王猛,孟思宇.“雙碳”背景下智慧供熱發(fā)展與探討[J].河南科技,2022,41(10):96-100.[2]楊卓.智慧供熱系統(tǒng)評價體系研究[D].哈爾濱工業(yè)大學,2021.[3]王柯.清潔能源在供熱工程中的