中國儲能網(wǎng)訊：智慧供熱管理系統(tǒng)是建設(shè)智慧供熱項目的大腦中樞，我們最終眼見的都只是一個大屏幕上展示出的系統(tǒng)畫面，但其內(nèi)在的技術(shù)架構(gòu)又是什么樣的呢？
我們以邯鄲魏縣中心城區(qū)清潔供熱智慧熱力項目為例，對一個常規(guī)的智慧供熱管理系統(tǒng)作簡要分析。
供熱設(shè)備層、監(jiān)測控制層、智能決策層共同構(gòu)成智慧供熱系統(tǒng)優(yōu)化運行總體技術(shù)架構(gòu)。
▲智慧供熱系統(tǒng)架構(gòu)
其運行的基本邏輯是，監(jiān)測控制層采用SCADA或DCS系統(tǒng)對供熱設(shè)備層的熱源、熱網(wǎng)、換熱站、二級網(wǎng)、建筑物等狀態(tài)數(shù)據(jù)（溫度、壓力、流量、開度、熱量等）進行感知和測量，以用于反映系統(tǒng)運行狀態(tài)或作為系統(tǒng)的調(diào)控參數(shù)。
智慧決策層基于監(jiān)測控制層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)清洗、機理建模、數(shù)據(jù)建模、仿真分析、算法優(yōu)化等算法，對能源系統(tǒng)全過程建立仿真模型、數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)熱網(wǎng)的全部狀態(tài)的軟監(jiān)測，進而基于新一代信息技術(shù)，對系統(tǒng)生產(chǎn)的監(jiān)測感知及仿真數(shù)據(jù)進行充分的分析、挖掘、診斷，量化分析系統(tǒng)運行情況、設(shè)備性能、管路特性等，形成仿真測量系統(tǒng)運行狀態(tài)、優(yōu)化調(diào)度方案、參數(shù)優(yōu)化方案、預(yù)測調(diào)控方案、預(yù)測維護方案等數(shù)據(jù)，向下將數(shù)據(jù)寫入監(jiān)測控制層或?qū)?yōu)化方案提供給運行人員，再通過監(jiān)測控制層將指令下發(fā)到供熱設(shè)備層。
供熱設(shè)備層
供熱設(shè)備層包含物聯(lián)網(wǎng)智能閥、智能熱量表、典型室溫測控終端、能耗監(jiān)測儀器等等。其中物聯(lián)網(wǎng)智能閥是調(diào)節(jié)熱網(wǎng)平衡的主要設(shè)備。
物聯(lián)網(wǎng)智能閥設(shè)備本身是一款集溫度采集、溫度設(shè)定、供回壓力采集、熱表數(shù)據(jù)采集、遠程控制為一體的高端水力平衡裝置。主要組成部分包括調(diào)節(jié)閥、電動執(zhí)行機構(gòu)和溫度測量與傳感裝置。
供熱系統(tǒng)智能化改造方案最終目的在于保證熱用戶之間均衡的供暖效果，即最終目標體現(xiàn)在各熱用戶的室內(nèi)溫度無明顯差別。傳統(tǒng)供熱模式中的管網(wǎng)調(diào)節(jié)通常利用人工經(jīng)驗調(diào)節(jié)自身管路的動態(tài)閥門（自力式智能閥或手動智能閥），人工調(diào)節(jié)只能達到粗放式調(diào)節(jié)，且調(diào)節(jié)周期長、調(diào)節(jié)難度大、調(diào)節(jié)效果不佳無法達到充分節(jié)能的目的。如果各熱用戶的室內(nèi)溫度可以測量，那么使各熱用戶的室內(nèi)溫度彼此相同即為智能化的調(diào)節(jié)目標。大范圍測量各用戶室內(nèi)溫度存在較大難度難以實現(xiàn)，因此可尋找反映室內(nèi)溫度的測量參數(shù)作為控制目標替代室內(nèi)溫度這一參數(shù)。
在一定室外溫度下，室內(nèi)溫度只與供、回水平均溫度有關(guān)，由于某一時間內(nèi)供水溫度不變且系統(tǒng)各戶供水溫度相同，調(diào)節(jié)各用戶回水溫度值在一定范圍內(nèi)也就保證了供、回水平均溫度值在一定范圍內(nèi)。因此以各樓棟、各單元、各戶的二級網(wǎng)回水溫度彼此一致作為調(diào)節(jié)目標，對各樓棟及單元二級網(wǎng)回水調(diào)節(jié)閥進行調(diào)節(jié)，可以保證各樓棟間的均勻供熱。故本項目物聯(lián)網(wǎng)智能閥為回水平衡閥，通過物聯(lián)網(wǎng)智能閥按照回水溫度相對一致調(diào)節(jié)原理以調(diào)節(jié)回水溫度目標值來實現(xiàn)熱用戶之間均衡的供暖效果。
用戶只需設(shè)定被控溫度，無需自力式平衡閥和靜態(tài)平衡閥使用中所需要的繁瑣的手動調(diào)試過程，物聯(lián)網(wǎng)智能閥可將用戶回水溫度上傳控制中心，使調(diào)網(wǎng)人員更快速、更直觀了解換熱站全部用戶的回水溫度并通過云平臺直接調(diào)節(jié)，大大減少供熱系統(tǒng)運行需要的管理人員數(shù)量，同時降低管理人員的工作強度。
監(jiān)測控制層
通過物聯(lián)網(wǎng)智能閥外置NB-IoT無線進行信息傳輸，NB-IoT通訊方式具有廣覆蓋、高容量、低成本、低功耗、低時延的特點，不需重新布建網(wǎng)絡(luò)，只需更新軟件就能實現(xiàn)現(xiàn)有的4G電信基地臺和相關(guān)設(shè)備，在通訊支路和信息安全性方面都擁有高度的保障。結(jié)合后臺云端服務(wù)器對系統(tǒng)溫度進行自動調(diào)節(jié)，確保系統(tǒng)溫度恒定，從而實現(xiàn)熱網(wǎng)和熱用戶的水力平衡，達到節(jié)約能源的目的。
智能決策層
以物聯(lián)網(wǎng)智能閥為例：物聯(lián)網(wǎng)智能閥安裝在熱用戶入口的回水管道上，可將回水溫度遠程反饋至后臺云端服務(wù)器，服務(wù)器通過對該換熱站所有回水溫度反饋信息，自動計算出當前理論平均回水溫度，服務(wù)器端會自動根據(jù)每個單元或者每個用戶的回水溫度值與理論平均回水溫度之間的偏差值計算出該單元閥門開度的變化量，服務(wù)器同時下發(fā)小區(qū)內(nèi)所有單元或者用戶的閥門開度變化量指令，實現(xiàn)水力平衡的自動調(diào)節(jié)平衡。每次自動的調(diào)節(jié)周期可人工設(shè)定為30分鐘或1小時，經(jīng)過多次的自動平衡，可以在24小時內(nèi)實現(xiàn)二次網(wǎng)的回水溫度自動調(diào)平，一旦調(diào)試平衡后，可以鎖定并記憶當前閥門開度，保持回水溫度的穩(wěn)定均衡，從而實現(xiàn)樓內(nèi)室內(nèi)溫度的均衡和穩(wěn)定，最終達到二次網(wǎng)水力工況和熱力工況的自動平衡。
