北京市熱力集團有限責任公司通過不斷總結節(jié)能技術和管理措施應用經(jīng)驗，在能源節(jié)約方面成效顯著，特別是在熱力站能耗管控方面積累了較豐富的實踐經(jīng)驗。通過總結多年來熱力站能耗控制經(jīng)驗，建立綜合運行管控體系和二次管網(wǎng)水力平衡工作是眾多節(jié)能實踐工作中具有代表性、能夠有效控制熱力站能耗和提高熱力輸送效率的主要工作和重要手段。

綜合運營管控體系的建立是以“效益提升”為驅動，通過全熱網(wǎng)經(jīng)濟運行管理、成本經(jīng)濟核算的管理理念指導所屬企業(yè)精細化運營管理，從而實現(xiàn)供熱智能化調節(jié)和成本效益最大化。在實施過程中，以每一座熱力站、鍋爐房為基準核算單位，每日對成本核算進行過程管控對比分析，即“一站一日一核算”全過程全動態(tài)的運營管理模式。目前該體系覆蓋到北京市域內所轄的3125座熱力站和394座鍋爐房。

圖1 以“大數(shù)據(jù)”為基礎的綜合運營管控體系數(shù)據(jù)倉庫架構

通過“一站一日一核算”成本趨勢預測模塊，根據(jù)氣象臺提供的七日天氣預報信息，測算未來一段時間每日計劃供熱量及供熱成本核算變化趨勢，提前做好城市熱網(wǎng)及各熱力站供熱運行調節(jié)，確保熱網(wǎng)工況穩(wěn)定，管網(wǎng)運行安全，保證熱力站供熱質量，合理利用供熱能源，優(yōu)化運營成本，提高供熱運行管理水平。

熱力站熱指標反映單位面積下建筑物的熱負荷，如果按照統(tǒng)一標準進行調節(jié)，會造成許多老舊小區(qū)室溫不達標，而新建建筑則又出現(xiàn)室溫超標情況，造成能源的浪費。北京熱力通過對常年積累的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到各熱力站的平均熱指標。對熱指標較高的熱力站進行匯總，分析造成熱指標偏高的原因，集中投入資金對此類熱力站的供熱系統(tǒng)進行節(jié)能改造。節(jié)能改造主要對熱力站設備更新改造，提高系統(tǒng)換熱系數(shù)；二次管線改造，避免因跑冒滴漏等原因造成熱耗損失；為老舊小區(qū)圍護結構增加保溫層，提高建筑物的保溫系數(shù)，降低供熱系統(tǒng)的熱耗水平，降低供熱成本。

二次管網(wǎng)系統(tǒng)運行的好壞、能耗水平的高低、室溫能否達標，將直接反映在工單上。根據(jù)北京熱力的供熱經(jīng)驗，投訴室溫不達標的客服工單高度集中的小區(qū)，往往離熱力站近的用戶室溫過高、開窗散熱的情況比較普遍，二次系統(tǒng)在近端散失了過多的熱量。

供熱品質不高，根本原因不是供熱量不足，而是因為水力失調造成的近端過熱，遠端不熱。不做二次管網(wǎng)調節(jié)，只單純提高二次管網(wǎng)流量，以滿足遠端用戶的供熱需求，會帶來兩個后果：熱力站循環(huán)流量大，耗電多；近端室溫過熱用戶開窗散熱，浪費寶貴熱能。改善二次管網(wǎng)水力工況，使近端遠端都有適當?shù)牧髁亢蜔崃糠峙?，相比于不平衡的二次管網(wǎng)，節(jié)約了近端過熱浪費的熱能、系統(tǒng)循環(huán)流量過大多消耗的電能和因為用戶加速循環(huán)外排的大量軟化水，同時提高了室溫達標率，實現(xiàn)了節(jié)能和降訴的統(tǒng)一。

為解決二次管網(wǎng)水力平衡問題，北京熱力多年來使用、試用或研究過市面上絕大部分調節(jié)裝置，總結出的實施經(jīng)驗包括：二次系統(tǒng)平衡目標以樓棟或單元的流量和熱量分配合理為重點，優(yōu)先選擇能耗高、水力失衡嚴重、影響供熱質量和客戶滿意度的小區(qū)進行改造；無設備接電條件的老舊小區(qū)，優(yōu)先采用靜態(tài)平衡閥和噴射泵。除垂直失調嚴重的小區(qū)優(yōu)先使用噴射泵外，這兩種方式的選擇主要取決于經(jīng)濟性，投資回收期不超過三年。有熱計量條件且水力失調或熱耗高的小區(qū)，優(yōu)先采用電動閥（電磁閥、物聯(lián)網(wǎng)平衡閥等）方式進行改造。改造后節(jié)能效果不應低于約定值，且節(jié)能效果與改造費用掛鉤，抽查室溫不達標的視情況扣除改造費用。

北京熱力已實施105個二次管網(wǎng)節(jié)能改造項目，供熱面積合計1639萬㎡，其中靜態(tài)平衡閥項目71個，實施面積共1184萬㎡，噴射泵項目34個，實施面積共455萬㎡。靜態(tài)平衡閥項目平均節(jié)熱率7.2%，最高31.2%，最低-5.8%。71個項目總共投資3845萬元，改造單價折合3.25元/㎡。噴射泵項目平均節(jié)熱率5.4%，最高25.2%，最低-14.0%。34個項目總共投資3466萬元，改造單價折合7.62元/㎡。

此外，通過項目的實施總結出管網(wǎng)水力平衡、水泵高效運行和二次供溫控制策略應該是一個整體。目前二次系統(tǒng)平衡目標是以樓棟或單元的流量和熱量分配合理為重點，未介入戶間的水力平衡，還有進一步的節(jié)能空間。由于實施難度大、投入產(chǎn)出比低，可作為遠期目標推進。

基于大數(shù)據(jù)的北方城鎮(zhèn)按需精準調控技術是引入人工智能控制系統(tǒng)，通過供熱模型的自學習確定熱力站供熱參數(shù)，以最科學合理的溫度、壓力、流量等參數(shù)為用戶室內溫度的優(yōu)化控制提供保障。具體功能包括提升供熱系統(tǒng)能效并對用戶室內溫度進行監(jiān)測；在用戶提出投訴之前有預見性地處理戶內不熱的問題，降低用戶投訴；降低供熱公司人力成本；根據(jù)天氣情況的測量和預報、用戶用熱習慣的自學習、室內溫度的測量等預測熱力站熱負荷的變化情況并反饋到熱源廠，對熱源廠的供熱生產(chǎn)提供指導。

圖2 人工智能預測熱力站的未來狀況示意圖

圖3 人工智能預測未來的能耗需求

選取實施該項技術的北京市豐臺區(qū)某小區(qū)作介紹。實施前小區(qū)供暖期平均室內溫度低于20℃的用戶占總戶數(shù)的11.3%，高于23℃的用戶占總戶數(shù)的52.1%，在20℃~23℃之間的用戶占總戶數(shù)的36.6%。該小區(qū)供熱系統(tǒng)改造主要有兩點：一是降低熱不平衡度，使用戶室內溫度的差異降低；二是通過更加精確和智能的控制方式，使用戶室內溫度不過高，特別在初寒季、末寒季以及中午太陽輻射強烈時。項目實施后熱網(wǎng)系統(tǒng)調度響應≤5分鐘，樓宇平均溫度維持在20℃- 22℃，熱力站負荷預測精度偏差≤10%，并可出具熱力站短期（1-3 天）以及小時級精準負荷預測曲線，同時以前三個供熱期平均能耗為基準，實現(xiàn)供熱系統(tǒng)能耗下降7%以上。