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智慧供熱 | 引領(lǐng)供熱行業(yè)發(fā)展新方向

作者:熱電與新能源產(chǎn)業(yè)公眾號 發(fā)布時間:2022.02.28

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  長期以來,供熱系統(tǒng)的運行調(diào)度控制主要依據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)專家的知識和經(jīng)驗來完成,但伴隨供熱系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大,調(diào)控頻次和精確度的增加,傳統(tǒng)基于人工的控制方式已難以保證供熱系統(tǒng)的安全、高效運行。當(dāng)前,工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的運行管理、調(diào)度控制和要素配置方面展現(xiàn)出強大的能力,發(fā)展智慧供熱已經(jīng)成為我國供熱行業(yè)的共識。

  智慧供熱是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的信息技術(shù)與先進供熱技術(shù)的深度融合為基礎(chǔ),以用戶需求為目標(biāo),以低碳、舒適、高效為主要特征,具有自感知、自分析、自診斷、自決策、自學(xué)習(xí)等技術(shù)特點的現(xiàn)代供熱模式。智慧供熱是以供熱系統(tǒng)智能化為前提的。隨著城鎮(zhèn)供熱的發(fā)展,供熱物理設(shè)備網(wǎng)的復(fù)雜度也在提升,傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)很難滿足精細(xì)化運營和個性化服務(wù)的需求,必然要走向智能化。

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  供熱系統(tǒng)智能化要求物理設(shè)備網(wǎng)具有可調(diào)節(jié)、可控制、可計量能力。智慧供熱需要用智能技術(shù)和算法解決供熱過程涉及的分析、推理和決策性問題,將智能化建設(shè)深入到相對完整的供熱流程中,在供熱生產(chǎn)、服務(wù)過程中使系統(tǒng)具備分析和決策能力:通過自我學(xué)習(xí)、自主判斷、優(yōu)化配置、升級能力等智能行為,對物理設(shè)備網(wǎng)的未來走向及供熱參數(shù)進行預(yù)測;利用通過人工智能手段獲得的控制模型對物理設(shè)備網(wǎng)進行控制,完成人力無法實現(xiàn)的工作,最大限度地將供熱人員從體力勞動和大量的腦力勞動中解放出來,創(chuàng)造增量價值。

  智慧供熱的優(yōu)勢

  智慧供熱涉及供熱行業(yè)的設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、物理設(shè)備網(wǎng)及信息物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計和建造、企業(yè)運維等環(huán)節(jié)。供熱系統(tǒng)運行涉及系統(tǒng)運行策略和控制策略的制定。系統(tǒng)運行策略是供熱工程師綜合考慮系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)要求、實現(xiàn)方案、節(jié)能及經(jīng)濟性等方面后提出的,需要工程師具備豐富的供熱系統(tǒng)、設(shè)備、建筑熱工等方面的知識。系統(tǒng)控制策略是系統(tǒng)控制工程師提出的,是實現(xiàn)運行方案的控制策略,系統(tǒng)控制策略的提出,需要具備豐富的計算機、網(wǎng)絡(luò)、自控、過程方面的知識。

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  供熱自動化是智能供熱系統(tǒng)的基本功能,供熱設(shè)備的自動運行本質(zhì)是“機器替人”,強調(diào)在無人操作的情況下實現(xiàn)供熱設(shè)備的不間斷運行。

  供熱信息化是智慧供熱的基礎(chǔ),本質(zhì)上強調(diào)供熱信息的互通互聯(lián)、設(shè)備無人值守。供熱信息化完成供熱的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲、系統(tǒng)控制、企業(yè)管理和用戶服務(wù)。供熱信息化階段,軟件所采用的調(diào)控模型是利用已有的靜態(tài)物理模型(包括基礎(chǔ)理論模型、流程邏輯模型、設(shè)備模型、組件模型、故障模型、仿真模型等)和經(jīng)驗來編制的,是用靜態(tài)模型來處理供熱運行中的動態(tài)問題。

  智慧供熱以數(shù)據(jù)分析為切入點,通過數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題,從經(jīng)驗和流程驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動、自動決策,追求供熱運行決策環(huán)節(jié)的科學(xué),形成一定約束條件下供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)最優(yōu)決策方案,用來控制供熱物理設(shè)備網(wǎng)實體。供熱系統(tǒng)智能化追求的是供熱系統(tǒng)的柔性運行,本質(zhì)是“人機協(xié)同”,強調(diào)供熱系統(tǒng)能夠自主配合外部條件變化、用戶需求變化和人的工作,利用人工智能提升工作效率和系統(tǒng)安全。

  智慧供熱系統(tǒng)中,制定運行策略及控制策略時均需利用人工智能技術(shù)實現(xiàn)決策過程的智慧化。決策中所應(yīng)用的模型或來自人工智能分析結(jié)果,或來自機理模型+人工智能方法。智慧供熱系統(tǒng)可自主決策,決策模型具備自我學(xué)習(xí)能力,控制模型可自動更新,控制過程精準(zhǔn),效果逼近系統(tǒng)最大能效。

  面對城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)模擴大和多元化發(fā)展的新趨勢和新挑戰(zhàn),傳統(tǒng)基于人工經(jīng)驗的調(diào)度控制已難以實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控,借助新一代信息技術(shù)發(fā)展智慧供熱已經(jīng)成為行業(yè)共識。“數(shù)字孿生”是物理系統(tǒng)與信息技術(shù)融合的重要應(yīng)用形式,以數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ),實現(xiàn)物理系統(tǒng)的智慧化運行管理。

  智慧供熱的價值主要體現(xiàn)在:促進清潔供熱、可再生能源供熱等技術(shù)的實施與應(yīng)用,實現(xiàn)清潔供暖;有效利用供熱系統(tǒng)中“源-網(wǎng)-荷-儲”不同環(huán)節(jié)的靈活性,改善供熱系統(tǒng)經(jīng)濟性;基于“數(shù)字孿生”模型,實現(xiàn)系統(tǒng)態(tài)勢實時感知和預(yù)測,提升供熱系統(tǒng)可靠性水平等。

  智慧供熱企業(yè)的未來展望

  目前,我國供熱行業(yè)已廣泛開展了數(shù)字化和信息化改造,供熱系統(tǒng)的日常管理日益科學(xué)化和精細(xì)化。但應(yīng)認(rèn)識到,信息化的實現(xiàn)不等同于智能化、智慧化的實現(xiàn),智慧供熱的技術(shù)依然需要持續(xù)發(fā)展。本文認(rèn)為,未來需要繼續(xù)深入研究與實施的工作可歸納如下。

 ?。?)深入研究先進信息技術(shù)與控制方法,實現(xiàn)供熱系統(tǒng)協(xié)調(diào)運行。充分利用供熱系統(tǒng)中"源-網(wǎng)-荷-儲"不同環(huán)節(jié)靈活性,全面提升系統(tǒng)運行管理水平;有效發(fā)揮人工智能技術(shù)在供熱系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測、故障診斷、異常情況識別等方面的作用。利用信息技術(shù)逐步實現(xiàn)從計算智能、感知智能,到認(rèn)知智能、決策智能的高水平智慧供熱。

 ?。?)加強智慧供熱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè),推廣智慧供熱成功案例。通過大型企業(yè)或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟牽頭,制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),加強頂層設(shè)計,避免重復(fù)低質(zhì)量建設(shè),需要通過成功案例的推介和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立,推進智慧供熱更為廣泛的應(yīng)用和技術(shù)落地

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