對于供熱企業(yè)來說，供暖季供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開非供暖季的大量準備工作及運行方案的制定。復盤上一采暖季的工作，供熱人，你是否有

對于供熱企業(yè)來說，供暖季供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定運行離不開非供暖季的大量準備工作及運行方案的制定。

復盤上一采暖季的工作，供熱人，你是否有很多問號？？？

• 管網(wǎng)輸配瓶頸，或城市新增供熱面積，如何對管網(wǎng)路由、結構進行改擴建規(guī)劃；
  
• 管網(wǎng)結構變化，全網(wǎng)最不利末端會發(fā)生什么變化，管網(wǎng)設備是否需要進行改造；
  
• 需要新增熱源、新增中繼泵站、新增分布式泵、二級網(wǎng)改造，如何對設備進行精確選型；
  
• 城市供熱系統(tǒng)多源互補、互聯(lián)互通后，如何在全采暖季過程中，充分利用清潔、低成本熱源以降低系統(tǒng)能耗及碳排放，如何實現(xiàn)多熱源負荷分配；
  
• 針對可能發(fā)生的應急工況，如何制定應急預案，實現(xiàn)應急工況快速響應及處置，保障供熱穩(wěn)定安全。

面對這些挑戰(zhàn)，英集動力viHeating?智慧供熱仿真分析與決策優(yōu)化軟件為您解答：“基于模型做預測，基于預測做決策”，viHeating?基于GIS系統(tǒng)，可通過組態(tài)化形式搭建1:1的供熱系統(tǒng)工藝機理仿真模型，內(nèi)嵌自主研發(fā)的熱工水力計算內(nèi)核，以設備基礎信息、運行工況信息、實時運行數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)信息為輸入?yún)?shù)，可實現(xiàn)對供熱系統(tǒng)大滯后輸配、站點耦合運行、規(guī)劃設計方案、實時調(diào)度運行、應急處置方案等進行仿真模擬計算為運行調(diào)度人員提供決策支持。

非供暖季的業(yè)務計劃與運行預案工作，大致分為三類：增改擴建規(guī)劃類、運行調(diào)度方案類、應急處置預案類。

增改擴建規(guī)劃類

案例一：薄弱管網(wǎng)改造或管網(wǎng)新增面積方案分析

根據(jù)熱網(wǎng)歷史運行數(shù)據(jù)，運用viHeating?仿真計算功能定位出管網(wǎng)的輸配瓶頸部分，開展相應現(xiàn)場勘察及診斷分析，從而提出管網(wǎng)改造提升方案。

城市面積發(fā)展擴大后，管網(wǎng)最不利末端發(fā)生變化，可運用viHeating?分析定位最不利端位置及工況，以及管網(wǎng)水泵是否滿足新結構下的水力工況要求。

運用viHeating?對改造前后的管網(wǎng)進行相同工況的水力計算，改造后的管網(wǎng)在熱源供熱量及管網(wǎng)流量大幅增加的情況下，熱源供回水壓力變化較小。同時，管網(wǎng)計算參數(shù)均滿足運行要求。

運用viHeating分析計算出的增改擴建方案，可以有效降低管網(wǎng)壓力，節(jié)省水泵電耗，從而提高輸配效率、降低運行成本、保障運行安全。

案例二：管網(wǎng)設備校核或選型計算

水泵作為供熱系統(tǒng)的關鍵“動力”設備，除了首站循環(huán)水泵、中繼泵，一級網(wǎng)中的分布泵對供熱運行也起著至關重要的作用。當供熱末端區(qū)域資用壓頭不足時，如何對該類設備進行選型校核？

該地區(qū)供熱主要分為2個區(qū)域，西邊區(qū)域距離熱源比較近，采用閥門調(diào)節(jié)；東邊距離較遠，考慮管網(wǎng)壓力、電耗等因素，采用分布泵調(diào)節(jié)。由于供熱區(qū)域變化，部分分布泵站點的供熱面積增加，需要對原有的水泵進行設備校核。

部分熱力站新增面積后，假設采用分布泵調(diào)節(jié)的站點流量保持不變，站內(nèi)阻力不變，仍為5m計算，將水泵實際運行參數(shù)與額定參數(shù)對比結果如下。

計算參數(shù)

1）熱源供/回水壓力設定0.7MPa，回水壓力0.28MPa

2）熱力站流量設定：6.4m3/h·萬平米的流量。

3）負荷設定：站點設定負荷+負荷百分比（100%）

運用viHeating算出采用分布泵調(diào)節(jié)的熱力站的運行需求，計算結果見下表。

可以發(fā)現(xiàn)熱力站所需要的揚程均在分布式變頻泵的額定范圍內(nèi)，即現(xiàn)有的分布泵型號滿足新的水力工況要求。通過實際運行，也驗證了各個站點水泵只需要通過調(diào)節(jié)頻率等，即可滿足運行要求，避免了更換、新增設備等產(chǎn)生的不必要的投資。

結論：

• 快速定位管網(wǎng)輸配瓶頸環(huán)節(jié)，通過水力仿真計算，對比改造前后管網(wǎng)計算結果，實現(xiàn)增改擴建方案的定量分析與科學制定。
  
• 針對供熱系統(tǒng)規(guī)模擴大及結構改變，實現(xiàn)現(xiàn)有設備選型校核計算，設備技改方案合理制定。

運行調(diào)度方案類

案例一：多熱源負荷分配優(yōu)化方案分析

多熱源優(yōu)化主要考慮兩方面問題，一是綜合運行成本最優(yōu)，不同形式熱源供熱成本不同；二是綜合運行能效最優(yōu)，天氣變化導致不同熱網(wǎng)部分熱負荷需求變化。因此，不同熱源的最優(yōu)“供熱區(qū)域分配”也隨之不斷變化，如何找到供需“平衡點”，在保障供熱需求的同時，如何充分利用清潔、低成本熱源以及有效控制系統(tǒng)運行成本？通過viHeating?多熱源優(yōu)化調(diào)度功能，化繁為簡，一鍵即可解決不同工況下多熱源聯(lián)網(wǎng)運行與系統(tǒng)運行成本優(yōu)化難題。

該運行管網(wǎng)由5個熱源提供熱量，供熱面積約2200萬平米。如何對這5個熱源進行合理的負荷分配？

首先確定兩個相對低單價熱源，根據(jù)各熱源的負荷范圍、流量范圍、壓力范圍等約束條件，viHeating?可進行智能尋優(yōu)計算，以運行成本最優(yōu)生成推薦運行方案。

能源單價：

1）熱源1、熱源2和熱源3熱單價：65.13元/GJ，熱源4、熱源5熱單價：49.18元/GJ

2）電價：0.7元/kWh；

優(yōu)化思路：在滿足熱工水力條件下，低成本熱源4、熱源5盡量多供，其余熱源少供。

通過viHeating?的自主優(yōu)化運行計算得出6個方案，各方案的熱源負荷及總成本對比見上圖。藍色代表各方案總成本，其它顏色代表各熱源負荷；從計算結果表明，系統(tǒng)優(yōu)選出總成本最優(yōu)為方案1。

案例二：管網(wǎng)解列優(yōu)化管網(wǎng)互聯(lián)互通后，管網(wǎng)聯(lián)通方式多種多樣，如何根據(jù)供熱條件的變化，對目前的管網(wǎng)進行解列優(yōu)化，既能保證管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，又能減少能源消耗？

案例總供熱面積超過2000萬平米，包括2個供熱分區(qū)。由3個熱源提供熱量。熱源1、熱源2為熱電聯(lián)產(chǎn)，熱源3為燃氣鍋爐，成本高出熱電聯(lián)產(chǎn)機組50%以上。

優(yōu)化前：供熱過程中，熱源1單獨供熱，熱源2與熱源3聯(lián)合供熱，其中熱源3作為調(diào)峰熱源。在供暖初期、中期及末期，調(diào)峰熱源的出力均較大，系統(tǒng)運行成本較高。

對此，通過viHeating?的水力仿真功能對于進行管網(wǎng)解列，通過比較熱源及熱網(wǎng)的運行參數(shù)，選擇出最優(yōu)的解列方案。

按照新的解列方案，調(diào)峰熱源在供暖初期、中期及末期的出力均有所降低，可實現(xiàn)全網(wǎng)節(jié)熱量5%，節(jié)省運行成本千余萬元。

結論：

• 根據(jù)不同熱源供熱成本，可實現(xiàn)對多熱源負荷分配方案進行尋優(yōu)并確定最優(yōu)方案，能顯著降低供熱運行成本。
  
• 利用水力仿真功能可實現(xiàn)多種管網(wǎng)解列方案的計算，結合天氣情況、熱源出力、設備特性等因素，進行熱負荷熱需預測，實現(xiàn)熱源、熱網(wǎng)、熱力站、熱用戶全過程要素統(tǒng)籌優(yōu)化，制定管網(wǎng)最優(yōu)解列及運行調(diào)度方案。

應急處置預案類

案例一：泄漏爆管隔離方案

在管網(wǎng)運行中，由于壓力上升導致管網(wǎng)出現(xiàn)泄漏甚至爆管，會對供熱系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行造成重大影響。

viHeating?可以在熱網(wǎng)數(shù)字孿生模型中設置對應的泄漏點，并快速進行爆管分析計算，自動尋找和關閉對應的閥門，生成影響范圍最小的應急隔離方案。

系統(tǒng)給出的方案如上圖所示，關閉閥門后將出現(xiàn)新的管網(wǎng)解列方式，并自動統(tǒng)計參與解列閥門、受影響熱力站及影響面積。

案例二：熱源故障應急預案

當熱源出現(xiàn)故障跳機等情況，需要快速進行切網(wǎng)運行，將對供熱系統(tǒng)影響降至最小。

圖中，假設熱源5出現(xiàn)故障，導致供熱出力由800MW降至550MW，無法滿足系統(tǒng)供熱需求，需要緊急制定聯(lián)網(wǎng)（切網(wǎng)）方案，將熱源5與熱源1聯(lián)網(wǎng)，通過viHeating?的仿真計算，可快速制定應急預案，大大縮短故障的應急響應時間，將一網(wǎng)需要超一天的應急處置縮短至數(shù)小時內(nèi)即可重建全網(wǎng)熱工水力平衡。

結論：

• 熱網(wǎng)泄露爆管時，快速生成影響供熱范圍最小的解列隔離方案，保障熱網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。
  
• 熱源發(fā)生故障時，通過仿真計算快速制定切網(wǎng)方案，并快速重建管網(wǎng)的水力平衡。
  

在城市能源系統(tǒng)清潔化、規(guī)模化、復雜化發(fā)展的背景下，供熱企業(yè)面臨管網(wǎng)增改擴建、運行調(diào)度方案分析、應急處置預案制定的需求增多，響應及時性要求變高，同時難度亦隨之不斷增大。以建立供熱系統(tǒng)數(shù)智模型為主要抓手、以人工智能、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等信息技術為支撐，助力供熱企業(yè)實現(xiàn)提質(zhì)降本增效的企業(yè)精益化管理，通過供熱系統(tǒng)資源配置優(yōu)化，實現(xiàn)清潔、低碳、安全、高效供熱，是英集動力自創(chuàng)立以來一直努力踐行的目標與使命。

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