2025热电厂基于物联网及云平台的二次网水力平衡自动调节系统

基于物联网及云平台的二次网水力平衡自动调节系统一、项目概述（一）企业简介XXX热力有限责任公司在建的沈抚连接带热网工程，以大唐国际沈东热电公司为热源，规划供热面积1500万平方米，是沈抚连接带及沈阳东部地区供热基础设施的重要支撑。沈抚热力公司东线主干网主要为辽宁沈抚新区核心区供热；西线主干网主要为沈阳东部城区供热。工程全部竣工投运后，将有效缓解沈阳东部地区及沈抚新区热源紧张局面，大幅降低区域内分散供热锅炉运行造成的环境污染。2022～2023年采暖期，沈抚热力公司以沈东热电两台超净排放机组为热源，向辽宁沈抚新区核心区、沈阳市沈河区东部、浑南区东部约1482万平方米直供、转供热用户安全稳定供热。沈抚热力公司认真履行企业的政治责任、社会责任、经济责任，秉承“为民、便民、利民”的服务理念，坚持“温暖千家万户，共享绿色生活”的质量理念、以及“忠诚、竭诚、坦诚”的责任理念，以建设资源节约型和环境友好型社会、保护环境、促进节能减排为己任，科学经营发展，实现做优做强，为促进沈阳及抚顺周边区域经济发展、腾飞做出更大贡献。（二）项目背景目前供热行业的集中供热实际耗热是多于需热的，主要有以下三方面的原因：1）由于空间分布上的问题，各个用户室内温度不均，为维持温度较低用户的舒适性要求，热源只能加大供热量，造成部分用户过热，产生能耗不必要损失；2）由于时间分布上的问题，供热系统未能随天气变化及时调整供热量，使得整个供热系统部分时间整体过热，产生能耗损失；3）由于部分用户室内设定温度高于所需温度、频繁开关窗等原因造成单个用户耗热量大于需热量。热耗在供热节能运行中主要表现为一级网热损与二级网的热损，若热源出口为100%的话，一级网热损占5%-10%，二级网热损占10%-20%。供热行业的集中供热大致已经经历了4个阶段：单纯管理阶段——基础建设阶段——综合发展阶段——自动化控制阶段，目前大多数热企的一级网虽然实现了自动化，但是调整多依靠人、依靠经验手工远程操作，未能充分利用好现有的控制技术，主要原因是没有利用好供热系统大规模的历史数据、没有科学的控制策略来进行智慧控制。导致供热负荷分配失衡，末端供热效果较差、二次网的水力平衡失调失衡，远端用户欠热，近端用户过热，无法达到较为理想的能耗控制指标。二级网到单元、到户目前大部分都没有安装可以实现控制的设备设施，而二级网又是热损的主要矛盾，如果能够做到户一级的控制，则可以实现按需供热，但造价相对较高；控制到单元造价相对较低，但也会存在一定的热量浪费，二级网的两种控制层级各有优缺点。按我国供热专家的普遍观点，一、二级网的智慧控制可以节能约10%以上。（三）项目建设情况沈抚热力公司二次网水力平衡自动调节系统现已部署于沈抚热力公司深井子热力站供热区域（供热面积15万平米）。项目静态投资：建设时间：2021年6月-10月。承建单位：当前进展：系统投入使用。二、应用场景及建设方案（一）场景描述沈抚热力公司二次网水力平衡自动调节系统在二次网回水管道安装智能平衡调节阀，利用物联网技术及云平台，改变二次网水力平衡人工调整、供热负荷分配失衡、末端供热效果较差等技术管理缺陷。二次网平衡监测控制系统中建立二次网平衡控制计算模块，对热力站二次管网的各个建筑流量、热量进行均匀性调节，消除二次管网的水力、热力失调。系统数据通过集成NBiot网络远传到调度中心，根据智能调节阀处采集到的各类信息，统一计算单元的热量控制目标，通过水力平衡自动调节软件，根据采集的二次网回水温度数据，自动完成平衡调整功能后生成各种分析曲线及表格，通过分析研判统筹分配各供热区域热量，实现精准调控按需供热。（二）技术架构沈抚热力公司二次网水力平衡自动调节系统以传统供热行业的特点和实际情况出发，寻找传统技术亟需改善的重要环节实施优化，寻找新技术同传统行业的切入点进而探索新的管理模式。智慧供热方案设计遵循技术系统先进性、开放性、可靠性的原则，全面满足智慧供热要求。1）先进性原则：架构设计遵循先进性原则，采用人工智能深度学习和强化学习等先进技术。2）开放性原则：提供标准开发接口，支撑系统各个组件之间互联互通，支撑系统与不同控制系统的应用调用。3）可靠性原则：满足高可靠性运行、具备完善异常处理机制，保证供热系统的安全运行。针对供热负荷分配失衡，导致的末端供热效果较差、二次网水力平衡失调失衡，远端用户欠热，近端用户过热现象。沈抚热力公司优化方式为在二次网回水管道安装智能平衡调节阀，利用物联网技术及云平台，改变二次网水力平衡人工调整、供热负荷分配失衡、末端供热效果较差等技术管理缺陷。（三）建设方案针对供热负荷分配失衡，导致的末端供热效果较差、二次网水力平衡失调失衡，远端用户欠热，近端用户过热现象。沈抚热力公司优化方式为在二次网回水管道安装智能平衡调节阀，利用物联网技术及云平台，改变二次网水力平衡人工调整、供热负荷分配失衡、末端供热效果较差等技术管理缺陷。该项技术管理改造使用的电动执行器及阀体具有以下优点：1）平衡调节阀采用双电源设计，可拆卸电池供电同时具备DC12-DC24V供电。2）平衡调节阀具备无线通讯控制进行参数设定或修改。3）平衡调节阀通过静电放电抗干扰试验、脉冲群抗干扰试验、浪涌抗干扰试验。4）电动执行器断电后，具有保持原状态、断电开阀、断电关阀的功能，并可由上位机根据需要远程修改断电后的动作。5）上位机设定为强制关断或打开状态时，断电、及温控器不能改变上位机设定的状态，电动执行器断电时应能保持断电前的记录数据，恢复供电后应能恢复正常工作。6）阀芯采用304不锈钢V型球阀，在保证足够的机械寿命和耐腐蚀、耐结垢特性的同时，还能保证其流量调节的特性。具备全开度时的低阻力特性，开度调节时的高阻力特性。通过上述平衡调节阀的部署，实现智能水力平衡调节的设备基础。同时在调度中心上位机部署水力平衡自动调节软件，实现以下系统管理需求：1）二次网平衡监测控制系统中建立二次网平衡控制计算模块，对热力站二次管网的各个建筑流量、热量进行均匀性调节，消除二次管网的水力、热力失调。2）二次网平衡监测控制系统通过无线通讯，从各楼栋单元阀门数据后采集控制箱获取智能调节阀数据（包括各单元的二次网回水温度、预留供水温度、流量及热量、二次网智能调节阀的反馈值和设定值）。二次网平衡监测控制系统根据获得的参数信息，采用智能控制算法，控制电动调节阀进行合理动作，从而减小热力站二次管网的热力失调，达到均匀供热，节能降耗的目的。3）二次网平衡监测控制系统以热力站为单位，根据热力站供热范围内各楼栋单元总管智能调节阀处采集到的回水温度同时预留供水温度、流量、热量等参数，参考典型用户室温，统一计算单元的热量控制目标。4）系统采集的数据通过集成NBiot网络远传到调度中心，通过水力平衡自动调节软件，根据采集的二次网回水温度数据，自动完成平衡调整功能后生成各种分析曲线及表格，通过分析研判统筹分配各供热区域热量，实现精准调控按需供热。通过水力平衡智能调节系统对管网水力平衡数据的统计分析，计算出各个智能平衡调节阀的合理开度，由物联网技术远程控制平衡调节阀执行。通过物联网控制软件自动调平各单元回水温度，最终实现水力平衡，消除冷热不均现象，同时对热力站供热区域的平均回水温度进行精确控制，实现按需供热，大幅压降能耗指标。沈抚热力公司二次网水力平衡自动调节系统以传统供热行业的特点和实际情况出发，寻找传统技术亟需改善的重要环节实施优化，寻找新技术同传统行业的切入点进而探索新的二次网调整模式。系统方案设计遵循技术系统先进性、开放性、可靠性的原则，全面满足以智慧供热为目的的设计要求。该系统相较于传统的供热行业二次网调节模式，运用互联网平台、物联网技术、大数据及云计算等先进技术，部署信息化应用系统，实现高效、节能、安全相互融合的信息化融合智能调节平台。三、项目效果（一）项目效益沈抚热力公司2021-2022采暖期对比2020-2021采暖期，节热节电情况：2020-2021采暖期2021-2022采暖期同比降低%节约金额万元开栓面积万平14.2614.632.59耗热量万GJ6.966.46-7.1830.77热耗率GJ/㎡0.48830.4416-9.56耗电量万KWh15.5412.26-21.112.69电耗率KWh/㎡1.08950.8381-23.07合计33.46采暖期热耗降低9.56%，电耗降低23.07%，合计节约生产费用33.46万元。二次网水力平衡自动调节系统在通过合理调整门开度完成水力平衡调整，降低能耗指标的情况下，彻底消除了供热负荷分配失衡，导致的末端供热效果较差、二次网水力平衡失调失衡，远端用户欠热，近端用户过热现象，大大提升供热生产及服务管理的效率和质量，大幅降低供热舆情风险。（二）鉴定评价（如有）暂无（三）推广前景沈抚热力公司已完成项目实施，在二次网回水管道安装智能平衡调节阀，利用物联网技术及云平台，通过对管网水力平衡数据的统计分析，计算出各个智能平衡调节阀的合理开度，通过物联网控制软件自动调平各单元回水温度，最终实现水力平衡，消除冷热不均现象。该项目目前可在集团公司三北地区供热企业进行复制推广，相较于传统的供热行业二次网调节模式，运用互联网平台