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浅析曹妃甸热力智慧供热监控平台建设效益
「智慧城市是综合城市发展规划、城市运营管理、城市经济社会发展、新一代信息技术应用等为一体的城市发展新模式。在国家“十二五”相关专项规划中,智慧城市建设工作已列入当地国民经济和社会发展的重要任务和目标。智慧供热是智慧城市建设板块中的重要组成部分,不仅涉及供热行业自身的问题而且也涉及到相关部门、产业、行业的问题。本文在分析曹妃甸热力智慧供热监控平台建设效益分析的重要性基础上,深入探讨了曹妃甸热力智慧供热监控平台建设投资概况,并具体分析了曹妃甸热力智慧供热监控平台建设效益。(2020-11-30)」
关键词:智慧城市;智慧供热监控平台;效益分析
  一、引言
  在国家“十二五”相关专项规划中,智慧城市建设工作已列入当地国民经济和社会发展的重要任务和目标。在国家大力推进清洁供热的要求和提出“互联网+供热”的背景下,信息技术、自控技术和电子技术的飞速发展,无线通讯和网络传输的费用也在逐年降低,为建立信息化、数字化、智能化的供热平台提供了良好的基础条件。智慧供热是智慧城市建设板块中的重要组成部分,不仅涉及供热行业自身的问题而且也涉及到相关部门、产业、行业的问题;不仅是技术层面的问题,而且也是管理层面的问题;不仅是企业及用户的问题,也是各级政府在城镇管理中密切关注的问题。曹妃甸热力智慧供热监控平台建设效益分析的重要性主要体现在以下方面:
  (1)政府职能部门对供热行业的需求
  2017年底,国家政府十部委联合印发了《北方地区冬季清洁取暖规划(2017-2021)》,明确提出: “温暖过冬、减少雾霾”是重大民生、民心工程。2018年9月,河北省住建厅印发《河北省供热监管信息平台建设实施方案的通知》要求:“2019年10月底之前,需完成与省供热信息监控平台数据对接,以实现全省供热监管信息可视化展示及数据联动分析”。2018年10月,唐山市住建局燃热处、信息中心组织召开会议,成立供热信息化领导小组,部署省供热监管信息平台数据对接工作,高标准、严要求的推动本市供热信息化建设工作,配合省厅完成全省供热监管信息平台建设有关任务。
  (2)供热行业整体技术升级的需求
  当前供热系统大多采用人工调节为主的运行方式,运行管理模式不能适应大型热网节能运行的需求,并且不能保证供热安全性,出现事故隐患时操作人员难以及时发现,易造成供热设备、供热系统事故。各热力站都独立运行,难以达到供热系统整体的最佳状态,易造成水力失调和热力失衡,影响供热效果,也造成能源的极大浪费。特别是大型集中供热热网的管线,由于各热力站距离远,线路覆盖地域范围大、地形复杂、水力输送过程中对平衡调节、动态节能运行等有很高的要求,人工调节、传统的质调节模式很难达到节能运行的要求,导致城市供热系统效能低、能耗巨大、安全性差,被认为是建筑领域节能减排的重点。通过建立热网运行调节的实时运行参数传输平台、智能分析平台、远程监控平台,实现基于自动控制、自动节能调节运行的智慧供热技术方案,是城市大型热网技术升级、节能运行、提高效益的方向。目标是实现城市大型热网的“均衡输送、按需供热”。
  (3)曹妃甸热力节能降耗的需求
  以曹妃甸热力为例,2017-2018采暖季的购热费用约2000万元,热价为29.7元/GJ,则采暖季耗热量约67万GJ。结合6个居建小区换热站热量表数据,分析得出居建平均单耗约为0.33GJ/m2·a,公建平均单耗约为0.46GJ/m2·a,耗熱量明显偏高。通过智慧供热技术的研究及应用,在保证室内温度达标的前提下,最大限度节省热量降低运行成本,给企业带来更大的经济效益。
  二、曹妃甸热力智慧供热监控平台建设投资概况
  根据曹妃甸热力有限公司资金状况及发展规划,本项目分期实施。本项目的总投资预算为1230万元。根据曹妃甸热力有限公司与省厅平台对接的迫切需求,建议本项目按照第一期“企业级智慧供热系统的建设”和第二期“集团级智慧供热平台的建设”两部分进行实施。
  第一期项目建设总投资预算890万元,主要包括:
  (1)企业级智慧供热监控平台429万元
  (2)换热站自控系统升级改造443万元
  (3)室温采集系统18万元
  第二期项目建设总投资预算340万元,主要包括:
  (1)集团级智慧供热监控平台 182万元
  (2)二网智能平衡系统158万元
  三、曹妃甸热力智慧供热监控平台建设效益分析
  本项目的效益主要体现在经济效益、管理效益和社会效益三个方面:
  (1)经济效益分析
  1.节省热费分析
  第一,居住建筑的节能量分析。
  1)2017-2018采暖季天数:140d;
  2)2017-2018采暖季室外平均温度:0℃;
  3)室内标准温度:22℃ ;设计规范的要求为18℃,实际室温在22℃左右时,室内热舒适度较好。
  曹妃甸热力供热范围内共有6个住宅小区,2017-2018采暖季的总供热面积为51万m2,室内平均温度为24℃左右(人工入户测温数据统计),原始基础数据统计见下表:
  其中,耗热量数据的采集来源于换热站内的超声波热量表,该耗热量包括建筑耗热量+二次管网的热量损失(一般考虑热损为8%)。一般情况下,建筑面积与采暖面积之间存在如下的关系:建筑面积=采暖面积×1.33,得出单位建筑面积的耗热量如下表:
  2017-2018年采暖季,曹妃甸室内平均温度为24℃,如果折算到室内标准温度22℃,则单位建筑面积的耗热量为0.33GJ/m2·a。
  以唐山市热力总公司供热区域内2017-2018供暖季的建筑能耗指标为参考,唐山热力相同年代建筑小区的室内平均温度为22℃,平均单耗0.3 GJ/m2·a。将两热力公司的单耗均折算到室内标准温度22℃,唐山热力居建的单耗为0.30 GJ/m2·a,曹妃甸热力居建的单耗为0.33 GJ/m2·a。后者的单耗明显偏高,主要原因:供热企业缺少合理的调控策略和精准的自控设备,热力和水力失调严重,换热站之间、用热户之间的冷热不均。通常情况下,供热企业为满足最不利环路用户的供暖需求,采用大流量、小温差的运行模式,以保证末端用户的水力工况。因此,经常出现前端过热开窗、后端温度勉强达标的情况,造成近端过供,热量浪费。另外,未能全面实行热计量收费,用户缺乏自主调控意识。如果下一步能够实现二网智能平衡系统,则居住建筑部分的节能率至少为9.1%。   第二,公共建筑的节能量分析。
  2017-2018采暖季,曹妃甸热力的购热费用约为2000万元,热价按29.7元/GJ计算,则采暖季的总热耗为67万GJ,其中居建和公建的耗热量分别为25万GJ和42万GJ。公建的供热建筑面积为92万m2,则耗热量为0.46GJ/m2·a。
  曹妃甸区域(E118.39,N39.13)与天津市区的经纬度接近(E117.2,N39.13),历年采暖季的室外平均温度(-1~0℃)也基本相同。因此,考虑与天津市某公建群的能耗进行对比。该建筑群的建筑年代为2006年左右,按建筑功能可分为办公楼、实验厂房等,总供热面积为16万m2。2017-2018采暖季,该区域建筑白天室内平均温度为18-20℃,室外平均温度为-1℃。公建换热站的运行模式为白天正常供热,夜间开启低温运行+防冻保护模式,保证室内温度不低于10℃。2017-2018采暖季的运行数据表明,该区域的耗热量为30.18 W/m2,按140d计算,则该建筑群的耗热量为0.37 GJ/m2·a,相比曹妃甸的公建耗热量0.46GJ/m2·a减少了0.09GJ/m2·a。
  通过上述分析可知,曹妃甸热力供热范围内公建的耗热量偏高,主要原因是因为公建的换热站多为热用户自管站,热力公司无法对换热站进行调控,且不能实现计量收费,因此造成用户肆意浪费热量。如果下一步热力公司收回用户自管站的管控权,实现节能调控,则公建部分的节能率为19.6%。
  第三,居建和公建节省热费估算。
  本项中通过智慧供热平台的研发和应用,以达到均衡输送、按需供热的目的。在保证室内温度达标的前提下,居建部分节省热量0.03GJ/m2,公建部分节省热量0.09 GJ/m2,則整个采暖季(140d)可节省热费306.51万元,详细的统计结果详见下表:
  2.节省人员费用分析
  曹妃甸热力现有运行和调度人员68人,智慧供热系统投入使用后,智能化、信息化水平将大幅提高,在原有的供热规模下,可对运行人员进行重新编排和调整,具体配置可参考如下:
  第一,主管:1人,负责整体生产运行的工作安排与指导;
  第二,调度:3班,2人/班,共6人,在监控中心负责整网调度工作;
  第三,客服:3班,2人/班,共6人,在客服中心负责工单派发;
  第四哦,巡站:3班,2人/班,共6人,负责管网、管站、换热站巡查工作;
  第五,换热站维修:2班,4人/班,共8人,负责换热站内仪器仪表一般故障的维修,重大故障由维保厂家或专业人员进行维修(在收回47个换热站调控权的情况下,配置8人);
  第六,二网维修:2班,13人/班,共26人;6个居建小区,建设维护点1个,每班有1人值班,负责维修调度;6个小区划分成6个小组,每组2人,接到工单后进行维修,不负责入户。
  按照上述人员的编排,共计需要53人,较往年较少15人。按河北省统计局官方数据,2017年唐山市城镇非私营单位就业人员年平均工资64627元,则年节省人工费用96.94万元。
  3.投资回收期分析
  本项目一期和二期的总投资为1230万元,每年可节省费用403.45万元(节省热费306.51万元+节省人工费用96.94万元),则静态投资回收期约为3年。
  (2)管理效益分析
  项目实施后能及时展示曹妃甸热力公司的供热状况,实现河北省内以及全国范围内热力公司的横向比较,并及时反映供热过程中存在的问题并精准定位问题所在,为上级领导的决策提供辅助依据,节约管理成本。
  (3)社会效益分析
  供热是北方城市居民生存和发展的必要条件,也是城市功能正常运转的基本保障。随着社会经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,人们对于供热的要求也由以往的“温饱型”迈向“小康型”,不在满足于 “不冷”的供热标准,而需要更加稳定、安全、舒适的用热条件。本智慧供热监控平台建设能是曹妃甸热力供热能源结构更加优化合理,大幅提高能源保障水平,起到维护社会稳定、促进社会经济发展的作用。能源结构调整完成后供热耗热量大幅减少,是热源电厂的污染物排放较少,同时减轻了城市交通运输的压力,降低噪声污染,为居民营造和谐、文明、优美的生活环境创造了良好条件。同时提高了曹妃甸热力供热系统的安全保障度,能够有效减低事故的发生率。
  综上所述,曹妃甸热力智慧供热监控平台建设不仅是重大民生、民心工程,也创造出良好的经济效益、管理效益和社会效益。此项目的实施必将使曹妃甸热力的核心竞争力得到大幅提高,为企业的发展提供强大助力。
  参考文献
  [1]于鹏,张恒,李刚.城市发展监控平台在智慧城市建设中的作用[A].2018城市发展与规划论文集[C],2018
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