“双碳”背景下智慧供热发展与探讨

“双碳”背景下智慧供热发展与探讨摘要：域供热是城市能源建设中的一项重要举措，以热水或蒸汽为介质，经过供热管网向全市或某一区域的用户供应生活、生产用热，主要应用在工业和民用建筑的采暖、通风、空调和热水供应以及各种生产过程中。集中供热具有能源利用率高、燃料消耗量少、环境污染程度低、供热成本低的优点。关键词：“双碳”背景；智慧供热；发展；引言从当前发展形式来看，我国尚处于能源需求量大、储备不足的状态，原料价格也是水涨船高，集中供热相较于其他供热方式对于能源的节约与环境的保护有着积极的作用。在当前的城市化建设过程中，集中供热的节能减排方案也应该得到足够的重视，要建立健全合理高效的节能减排方案，积极尝试应用先进的技术，提高资源的利用率，让供热企业真正做到可持续发展。1当代供热行业发展痛点随着供热行业的快速发展，同时伴随着一系列问题。社会民生方面：供热管网存在安全事故风险，易造成人员伤亡和大面积供暖问题；供热造成的环境污染成为影响北方空气质量的原因；供热是冬季第一民生问题，供热质量投诉多，缺乏有效管理。行业技术方面：没有统一覆盖“热源—一次网—热力站—二次网—热用户”的数据信息系统，无法实现热网统一的智能化调控；企业监控中心及热力站自动控制系统功能简单，没有数据分析功能，人工经验调控劳动强度大、效率低；供热效果差，冷热不均，一网、二网水力失调普遍，人工调节工作量大，投诉较多；企业监控平台技术落后，不能满足智慧供热大数据分析、优化调控的要求；热源、热力站、二次网（水力平衡、室温采集、热计量）多套监控系统独立存在，数据不能实现相互调用，存在信息孤岛，无法实现数据联通与数据共享，不能形成有效的节能调控策略。热源、热网、热力站、热用户的问题导致供热行业具有高能耗、高投入、高排放、低效率的“三高一低”特点。供热行业亟须改变，安全、舒适、绿色、低碳、智能等将成为供热的发展方向。2社会效益和经济效益分析当今社会，环境污染和能源危机已成为威胁人类生存的重大问题，解决这一问题是全人类的共同课题。在这样的大背景下，以环保和节能为主要特征的热泵系统应运而生。我国工业领域能源消耗量占全国总能源消耗的比重较大（占比为70%）。受处理生产工艺相对落后、产业结构优化不足和工业余热利用率低等因素的影响，我国主要工业产品单位能耗也比国际先进水平高30%左右。在燃气锅炉供热系统中，燃气锅炉排放的烟气中含有大量余热，燃气锅炉烟气余热的回收利用不但可以提高燃气锅炉的效率，而且还可以降低供热系统的耗热量。同时，我国工业余热资源十分丰富，广泛存在于工业等各行业生产过程中。工业余热资源约占燃料燃烧总热量的17%~67%，大部分工业余热可以回收利用，我国工业余热回收利用潜力巨大，余热利用率的提升空间很大。工业余热回收利用是我国节能减排的重要内容，工业余热可以当作一种“新能源”，成为近年来我国推进节能减排工作的重要内容。烟气深度余热回收热泵系统冬季供暖可降低能源消耗量，降低运行费用，不仅符合国家的环保政策，也符合人民群众的根本利益。3供热系统存在的问题分析锅炉作为供热系统的核心，若其在设计之初就存在不合理的状况，亦或是在运行过程中难以实现精准控制，就会在设备运转时加快能源的消耗并排放出大量废弃物，直接导致了资源浪费与环境污染，此问题就是目前集中供热企业亟待解决的。当前大多数供热企业的原料是以煤为主，而以煤作为燃料的锅炉大多技术较为落后，煤燃烧后产生的废物废气较多。而煤本身的燃烧效率不高，直接导致资源的浪费和环境的污染。随着技术的不断进步，目前燃煤锅炉逐渐被淘汰，以燃气或者电力作为燃料的锅炉逐步替代了其位置，但是这两者也有着一定的弊端，燃电锅炉虽然更加的清洁，热效率也相对较高，但电能作为一种二次能源，依旧存在大量污染源。在利用率的方面也需要根据具体环境来具体分析，不能一概而论。燃气锅炉利用天然气作为燃料，相较于煤炭而言，天燃气燃烧的热效率要更高，但从实践运行来看，我国目前大多数供热厂的锅炉在运转时没有达到最佳状态，也没有发挥出燃料本身的使用价值，原因大概如下:(1)客观环境的影响，诸如地域、温度、湿度等客观环境，是造成锅炉效率不高的成因;(2)设计不合理，锅炉在设计过程中没有考虑内部结构，导致燃料无法完全燃烧，造成浪费并且产生大量有害气体。(3)循环不合理，废气温度过高，燃烧后产生的废气温度高，这部分热量没有合理的利用，造成资源的浪费，导致锅炉热效率降低。4智慧供热发展途径4.1信息物联网信息物联网的建设从网络层、边缘层、Laas出发，实现数据的采集、传输、存储与核查。信息物联作为智慧供热的途径，以实现数据传输完整、稳定、可靠为目标，信息物联网的组成如图2所示。信息物联网的网络层通过通信网络进行信息传输，将感知设备获取的信息安全、可靠地传输到平台应用层，实现接入功能与传输功能，包括固网、4G、5G、物联网NB-loT等方式，承担着巨大的数据量，面临更高的服务质量要求，利用新技术以实现更加广泛和高效的互联功能。边缘层基于高性能计算、实时操作系统、边缘分析算法等技术支撑，在靠近设备或数据源头的网络边缘侧进行数据预处理、存储以及智能分析应用，提升操作响应灵敏度、消除网络堵塞，与云端数据分析协同。Lass层是云服务中的基础设施即服务，包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。4.2智能化技术的引进信息技术的发展使智能化技术深入到了各个行业，“智慧供热”这一理念也伴随着信息技术的发展而被提出，所谓智慧供热也是就是利用信息技术，采用自动化系统来采集热源、管道、用户的数据，通过数据分析后做出判断，利用自动控制系统下达命令进行控制联动。智慧供热能够使供热系统高效、经济的运行，通过数据分析来保持热力与水力的平衡稳定，以最低的能耗来满足用户对于供热的需求。既满足用户对于舒适度的要求，也能满足供热企业对于低消耗的需求，使双方受益。信息化使供热系统能够更加高效，其自动控制系统能够从大数据上对供热状况进行分析并进行自动调节。对锅炉房、供热网、用户的数据进行监测，对热量进行合理的配置，无论是实效性、经济性或者是对环境的保护都有良好的促进作用。4.3建立管网优化模型在集中供热管网设计过程中，设计人员不仅需要考虑初始投资额与施工技术，而且需要考虑管网运行过程中的能量输送损失，依据管网分流节点水力平衡、水力稳定性佳、初始投资最小、流体形成压力损失与散失损失最小的原则，优选管道管径、保温层厚度以及保温材料，促使集中供热管道可以向用户提供所需的热负荷。基于此，可以从热能输送视角入手，进行优化设计数学模型的搭建。结束语城市供热发展历经由人工操作阶段、自动化控制阶段、信息化阶段，并伴随着“双碳”背景以及互联网+、物联网的发展，逐步进入人工智能阶段。参考文献[1]关宝良,梁辰,乔梁,王猛,孟思宇.“双碳”背景下智慧供热发展与探讨[J].河南科技,2022,41(10):96-100.[2]杨卓.智慧供热系统评价体系研究[D].哈尔滨工业大学,2021.[3]王柯.清洁能源在供热工程中的