“米蘭世紀小區(qū)二次管網(wǎng)平衡調(diào)控項目”以二次管網(wǎng)平衡調(diào)試及智能調(diào)控為主要內(nèi)容，以智能控制軟件為中心，把具有遠傳功能的智能調(diào)節(jié)閥、顯示供暖質量的室內(nèi)溫度采集器，以及熱力站配套的PLC、循環(huán)泵、變頻器的調(diào)控管理融為一體，利用各控制參數(shù)，采用人工智能的方式，合理控制、指揮供熱系統(tǒng)的運行和調(diào)控。充分利用了成熟經(jīng)驗、大數(shù)據(jù)等先進技術及數(shù)字化轉型的有利契機。

項目整體分為硬件部分（智能調(diào)控閥、室內(nèi)溫度采集器）、軟件部分和改造部分（各種儀表、循環(huán)泵、變頻器、PLC）等，其中硬件部分、改造部分隨著米蘭世紀小區(qū)的供熱改造項目完成實施，軟件部分作為智慧供熱調(diào)控的核心，由具有能力的合作方來承擔。

（1）機房設施的建設

2022年10月27日，防火墻及交換機安裝及調(diào)試完成，按照網(wǎng)絡建設要求，在確保信息安全的前提下，打通上下位網(wǎng)絡通信。

（2）智能閥、室內(nèi)溫度采集器的建設

室內(nèi)溫度采集器安裝在具有代表性的室內(nèi)供暖區(qū)域，考慮到用戶接受程度和使用效果，擬選取10%的用戶作為典型用戶進行安裝，典型用戶的選取要考慮到邊住戶、頂?shù)鬃?、中間住戶、最不利工況用戶等，覆蓋絕大部分用戶的用熱形式及圍護結構（圖1）。

圖1 用戶室內(nèi)溫度采集器安裝示意圖

（1）軟件的功能

軟件包括基礎信息、運行監(jiān)控、智能調(diào)控、二次管網(wǎng)平衡功能模塊等主要功能，是將智能調(diào)節(jié)閥、室內(nèi)溫度采集器、循環(huán)泵變頻、二次管網(wǎng)供水溫度、環(huán)境溫度、歷史數(shù)據(jù)等融合為一體的系統(tǒng)工具。其本身具備調(diào)試過程中的數(shù)據(jù)參照和統(tǒng)計，運行過程中的有效調(diào)控，熱用戶、熱力站等相關運行參數(shù)的監(jiān)視，設備設施的自動調(diào)整與啟停，上級部門發(fā)布的參數(shù)調(diào)整與執(zhí)行等功能。

（2）二次管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)方式

二次管網(wǎng)平衡調(diào)節(jié)分兩個階段：

第一，按照各單元閥對應機組的回水溫度進行調(diào)節(jié)，即不區(qū)分別墅、小高層建筑等建筑結構，各單元回水溫度基本一致，同時最末端保持最大開度。

第二，按照不同類型（中間單元、邊角單元、別墅）分別按照對應的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)分析回水溫度調(diào)節(jié)系數(shù)，提高控制精度，實現(xiàn)精細化調(diào)整，并通過手持流量計進行現(xiàn)場詳細測量和驗證（米蘭世紀小區(qū)4號站平衡分析圖見圖2）。

（3）熱力站調(diào)節(jié)方式

前期熱力站二次管網(wǎng)供水溫度根據(jù)經(jīng)驗進行設定，同時從軟件平臺調(diào)整PID參數(shù)，實現(xiàn)較高調(diào)控精度。二次管網(wǎng)調(diào)節(jié)平衡后，軟件根據(jù)室內(nèi)平均溫度、室外綜合氣象等數(shù)據(jù)，進行二次供水溫度的計算，并定周期下發(fā)到熱力站機組，自動調(diào)控。

圖2 米蘭世紀小區(qū)4號站平衡分析圖

智慧供熱系統(tǒng)參與完成橫向平衡粗調(diào)試后，配合人工干預進行豎向平衡細調(diào)試。

（1）橫向平衡粗調(diào)試

充分利用智能調(diào)節(jié)閥的開度及回水溫度等參數(shù)，參考最不利工況熱用戶的室內(nèi)溫度數(shù)據(jù)，以熱力站二次管網(wǎng)回水溫度為目標，適當調(diào)整供回水壓力及流量，確保所有單元閥回水溫度趨于一致，達到要求，對異常工況進行記錄，從數(shù)據(jù)上檢查無欠供現(xiàn)象的發(fā)生（實際狀態(tài)可能存在），室內(nèi)溫度采集器采集的平均室內(nèi)溫度為系統(tǒng)下發(fā)溫度，二次管網(wǎng)橫向調(diào)試基本完成。

（2）豎向平衡細調(diào)試

分析單元回水溫度與閥門開度不符、回水溫度過高與過低、室內(nèi)溫度顯示偏離目標值過多等異常工況。其中，閥門開度原則上與管線長度及流量關聯(lián)明顯，即距離熱力站越近，閥門開度應該越??；與熱力站同距離時，閥門開度越大，流量越大。回水溫度過高，室內(nèi)溫度偏離目標較多，可表明此用戶流量偏大。

如系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)智能閥開度等可遠程糾偏的問題，予以遠程解決；對于無法遠程處理的，則輔以人工干預。人工干預時，可攜帶超聲波流量計、紅外線溫度計等簡易設施設備，使處于并聯(lián)狀態(tài)下的本單元各熱用戶流量處于均衡狀態(tài)，減少或消除超供熱用戶存在的問題，達到節(jié)能和節(jié)電目的。

當系統(tǒng)顯示異常工況已消除，所示參數(shù)均在正常范圍內(nèi)時，可視為水力平衡調(diào)整完成。

第一階段：2022年11～12月，本項目剛改造結束，為了讓熱用戶有更好的改造體驗，提高了供熱流量，故耗電量高。

第二階段：2023年1月，通過軟件進行二次管網(wǎng)平衡粗調(diào)節(jié)；系統(tǒng)得到改善，但仍有較大缺陷。

第三階段：2023年2月推進細調(diào)節(jié)，在保證遠端熱用戶室內(nèi)供暖工況的基礎上，適當調(diào)整循環(huán)泵頻率（35～38Hz）、供水壓力、閥門開度，達到降低單位供熱面積供水流量的目的。

第四階段：在保證遠端熱用戶流量的基礎上，繼續(xù)降頻（35～30Hz），調(diào)節(jié)閥門開度，2023年3月份的數(shù)據(jù)已趨于合理狀態(tài)。

按照樓棟距離熱力站遠近排序，繪制平均室內(nèi)溫度圖，如圖3所示。前端、中端、末端的平均室內(nèi)溫度趨勢沒有下降，說明室內(nèi)溫度不再是近端高、遠端低。

圖3 單元回水溫度與其對應平均室內(nèi)溫度分析圖

（a）1、2號站；（b）3、4號站

通過調(diào)試后的實際運行，耗電量降低較為明顯。2021-2022供暖期和2022-2023供暖期耗電量統(tǒng)計如表1所示，2022年11-12月份由于數(shù)據(jù)對接和調(diào)試，耗電量高于2021年同時期；2023年1月開始通過逐步調(diào)整二次管網(wǎng)平衡及循環(huán)泵頻率，節(jié)電效果明顯。參照電表數(shù)據(jù)，與2022年3月同期比節(jié)電53.9%，考慮到氣溫、相關數(shù)據(jù)誤差等影響因素，最終節(jié)電量按照電表顯示數(shù)據(jù)70%進行計算，米蘭世紀小區(qū)同比節(jié)電率達到37.7%。

2021-2022供暖期和2022-2023供暖期

耗電量與節(jié)電率統(tǒng)計

表1

考慮嚴寒期供熱系統(tǒng)自動調(diào)整會造成流量變化，因此實際節(jié)電率應該予以系數(shù)調(diào)整，以供暖首末期為基準，12-2月份作為嚴寒天氣，供暖熱水管網(wǎng)循環(huán)流量較基準會增加40%，因此，計算年實際節(jié)電率為28.6%。

按照2021-2022供暖期米蘭世紀小區(qū)總體耗電量29.5萬kWh來計，預計穩(wěn)定運行后，每個供暖期可節(jié)約耗電量約8.43萬kWh，按照0.67元/kWh，可節(jié)省用電成本約5.65萬元。