鄭州“智慧供熱”探索之路
????鄭州熱力管南隔壓站中控室。
????□李林
????伴隨鄭州市建設國家中心城市步伐的加快，城市建成區(qū)面積與城市人口都在持續(xù)增長中，作為城市基礎配套的重要組成之一，傳統(tǒng)粗放式、分散式的技術手段和管理模式，已經(jīng)不能適應城市供熱系統(tǒng)的復雜化和供熱生產(chǎn)的動態(tài)性，一場由大數(shù)據(jù)、AI、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等“扮演”主角的“智慧供熱”變革正在上演。
????最新數(shù)據(jù)顯示：2023年鄭州集中供熱面積1.19億平方米，入網(wǎng)面積2.13億平方米，供熱管網(wǎng)超過3400公里，熱力站達3300余座。
????為應對供熱面積不斷增加與國家“雙碳”目標要求，作為我省最大的供熱企業(yè)，鄭州熱力集團有限公司從2010年便開始著眼于從科技創(chuàng)新中“深挖”生產(chǎn)力，是我國最早一批步入“智慧供熱”探索之路的企業(yè)。
????截至目前，鄭州熱力集團已累計投資超2億元對熱源、熱網(wǎng)、熱力站進行全面自動化設備改造，實現(xiàn)熱網(wǎng)的實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)控制。目前全市熱源監(jiān)控監(jiān)測全覆蓋，熱力站監(jiān)控監(jiān)測覆蓋率超98%。以熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)為基礎，針對調(diào)度、經(jīng)營、客服三大企業(yè)應用場景，分別研發(fā)了調(diào)度系統(tǒng)、經(jīng)營收費系統(tǒng)、客戶服務系統(tǒng)等信息化平臺，推動鄭州市走上全國“智慧供熱”探索和發(fā)展最前沿。
????大屏生出“千里眼” 探索全網(wǎng)調(diào)度智慧化
????走進鄭州熱力集團調(diào)度大廳，映入眼簾的是一塊可視化智慧大屏。熱源監(jiān)測分屏實時展示著全市12座熱源的供熱量、水流量、水溫和管道壓力。遍布城市各個方位的區(qū)域熱源，通過智慧平臺實時感應和傳輸熱源監(jiān)控數(shù)據(jù)，每分鐘刷新一次，幫助熱力調(diào)度一眼看“全”整個城市熱源輸熱狀態(tài)。
????在熱用戶監(jiān)測界面，滾動播放著全市3300余座小區(qū)熱力站的供暖量、循環(huán)水量、采暖溫度、閥門開度等數(shù)據(jù)列表，采集監(jiān)控全市各區(qū)熱用戶供熱質(zhì)量。
????在智能分析板塊，智慧系統(tǒng)將監(jiān)控監(jiān)測數(shù)據(jù)自動生成圖表，是熱力工人科學分析輔助決策的好幫手。
????在供熱管網(wǎng)模型圖分屏，智慧系統(tǒng)模擬供熱運行路線，繪制出一張鄭州路網(wǎng)和供熱管網(wǎng)的導航地圖，不僅顯示了從熱源到用戶的水流狀態(tài)，還能根據(jù)水溫高低在各小區(qū)地理位置上生成從藍到紅的色塊，用最直觀的顏色區(qū)分各采暖小區(qū)的冷熱狀態(tài)。
????據(jù)不完全統(tǒng)計，一張“智慧供熱”監(jiān)控可視化大屏中，可實時匯集各類供熱數(shù)據(jù)達數(shù)萬條，通過大屏可實施全網(wǎng)調(diào)。據(jù)悉，鄭州熱力集團“智慧供熱”項目目前居國內(nèi)行業(yè)前列，率先在供熱面積過億的熱力公司開展“智慧供熱”探索，成功研制了國內(nèi)自主知識產(chǎn)權的供熱系統(tǒng)智慧調(diào)度控制平臺，顯著提升鄭州熱力供熱調(diào)度管理水平。據(jù)悉，該項目2019年9月順利通過住建部科技示范項目驗收，達到行業(yè)領先水平。
????但這些還僅僅是鄭州熱力集團供熱信息化、智慧化的冰山一角。
????早在2010年，鄭州熱力集團就開始加大信息化建設力度，分別對熱源、熱網(wǎng)、熱力站進行全面自動化設備改造，實現(xiàn)了熱網(wǎng)的實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)控制。目前鄭州全市3座熱電聯(lián)產(chǎn)、7座隔壓站、9座燃氣鍋爐房實現(xiàn)監(jiān)控監(jiān)測全覆蓋，3300余座熱力站監(jiān)控監(jiān)測覆蓋率達98%。鄭州熱力已織就了一張成熟完備的供熱信息化、自動化網(wǎng)絡，打牢了供熱智慧化、智能化堅定的軟硬件基礎。
????隔空伸出“一雙手” 探索全網(wǎng)供熱智慧化
????鄭州市供熱發(fā)展近40年以來，熱源越來越多，從最初的幾座小鍋爐，發(fā)展到“3+7+9”熱源體系；供熱面積從零開始，發(fā)展到如今邁上億平方米的臺階。熱源供熱管網(wǎng)隨路輻射，如今早已四通八達，形成極其復雜的輸熱網(wǎng)路。
????最初的供熱規(guī)劃設計都是按照理論公式手動計算出來，如今的供熱系統(tǒng)動態(tài)性和復雜度遠遠超出人腦的運算水平。
????面對形勢發(fā)展帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，該如何應對？在鄭州熱力集團“智慧供熱”的總棋盤中，有兩步重要的“落子”可圈可點。
????2017年，鄭州熱力集團開始建設智慧調(diào)度平臺，將“模擬仿真系統(tǒng)”引入供熱領域。
????這個“模擬仿真系統(tǒng)”有什么能耐？對“智慧供熱”的作用何在？據(jù)了解，該系統(tǒng)可依據(jù)鄭州城市地圖，繪制出包含熱源、熱力站、閥門、管道的管網(wǎng)仿真模型，模擬推演實際供熱生產(chǎn)運行。比如，在智慧模擬軟件上輸入未來天氣預報等初始條件，機器會自動運算出全市熱源需求、管網(wǎng)壓力、用戶水溫的結(jié)果，這大大提升了供熱系統(tǒng)的操作可控性，可前置供熱能源供給、溫度調(diào)節(jié)等多項準備，使供熱“臨時抱佛腳”，變?yōu)椤安淮驘o準備之仗”，提高了供熱的精準度與前瞻性。
????統(tǒng)計顯示，2018—2022年連續(xù)五年采暖期，“智慧供熱”模擬仿真系統(tǒng)為鄭州市1億多平方米供熱面積供熱方案計算提供主要技術手段，其多工況方案離線仿真計算結(jié)果對最終決策提供了重要參考和指導。鄭州熱力于2018年完成鄭州市集中供熱管網(wǎng)的模擬仿真。通過在仿真軟件內(nèi)設定運行工況邊界條件，模擬供熱系統(tǒng)的運行狀態(tài)，計算全網(wǎng)的溫度、壓力、壓降、比摩阻分布等，仿真計算結(jié)果與實際供熱運行結(jié)果基本一致。
????自動供熱調(diào)控是“智慧供熱”的重點和難點，在鄭州市這樣上億規(guī)模的“一城一網(wǎng)”供熱系統(tǒng)應用智能調(diào)控，鄭州熱力成為全國首個吃螃蟹的供熱企業(yè)。
????傳統(tǒng)的供熱調(diào)節(jié)要靠熱力公司的工人到各個小區(qū)手動開關閥門來實現(xiàn)。但鄭州熱力集團通過智慧監(jiān)控系統(tǒng)，先張開“千里眼”實時觀察鄭州市內(nèi)3300余座無人值守的小區(qū)熱力站中的各項數(shù)據(jù)的變化情況，遇到需要緊急調(diào)節(jié)任務時，不必再使用人工，而是直接通過智能調(diào)控平臺遠程調(diào)控小區(qū)熱力站的電動閥門，就好比隔空伸出“一雙手”，一鍵全能全效調(diào)節(jié)到位。
????目前，鄭州熱力集團還在積極探索“智慧供熱”的終端直達居民住戶家中。2021年試點安裝了340余套居民住戶室溫采集設備，液晶主屏可直接顯示溫度濕度，供熱部門可通過遠程平臺，隨時查看居民家室溫情況，根據(jù)室溫反饋及時確認調(diào)節(jié)效果，以做到更精細、更有的放矢的調(diào)節(jié)。經(jīng)過一個采暖季的運行，試點小區(qū)單耗降幅達33.6%。
????智能機器人“上線” 探索全流程服務智慧化
????近年來，隨著供熱需求的不斷增長，用戶對于客戶服務的質(zhì)與量的需求也不斷攀升。2020年，鄭州熱力集團實施“熱力大腦”項目建設，依托阿里云小蜜智能客服技術，開啟了“智慧客服”項目。
????智能語音導航機器人“小暖”（以下簡稱“熱線小暖”）于2021年6月上線，用戶撥打68890222的客服熱線時，會先由“熱線小暖”接入，提供智能語音服務。“熱線小暖”上線后，鄭州熱力不斷依據(jù)真實用戶的會話記錄對其進行優(yōu)化，讓它能夠聽懂用戶多樣化的表述，變得越來越“聰明”。供暖前平均解決率已達46.5%。
????2022年10月，“熱線小暖”路數(shù)并發(fā)量由之前的30路升級至90路，總接電量達到290233個，單日最高接電量18302個，熱線接通量顯著提升。
????智能外呼機器人（以下簡稱“外呼小暖”）就是由“小暖”代替人工完成對用戶的滿意度回訪、遺失電話回撥等外呼工作。“外呼小暖”通過簡單的會話，收集用戶的滿意度、未處理完的問題等信息，以列表形式呈現(xiàn)，方便人工客服進行篩選，有針對性地安排人工回撥。在熱線繁忙時，極大緩解了人工的壓力。
????除此之外，鄭州熱力集團還通過“熱力大腦”的建設，實現(xiàn)了客服、調(diào)度、經(jīng)營三大系統(tǒng)數(shù)據(jù)的打通共享，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式與數(shù)據(jù)庫，為后續(xù)推動其他業(yè)務升級提供統(tǒng)一標準的數(shù)據(jù)接口。
????另外，鄭州市熱力管網(wǎng)突破3400公里，熱力管網(wǎng)配套的5000余個熱力井蓋遍布全市，需進行日常巡檢維護，人工現(xiàn)場巡檢作業(yè)耗時長、效率低。為切實提高井蓋治理管理能力、保障人民出行安全，在引熱入鄭零次網(wǎng)區(qū)域，三環(huán)主線區(qū)域以及航空港供熱區(qū)域選取了1870余個熱力井蓋作為試點，通過加裝智能井蓋異動傳感器，實現(xiàn)熱力井蓋位移的實時報警與精準定位。
????“智慧供熱”是城市集中供暖發(fā)展的必由之路，誰先搶占先機誰就可以盡早破解城市運行保障精準化與節(jié)能減排增效化的難題，能夠進一步促進城市健康、綠色、優(yōu)質(zhì)發(fā)展。為此，鄭州熱力集團在“智慧供熱”的探索之路上，還將踔厲前行！
????鄭州熱力基本情況
????鄭州熱力1984年成立，至今已經(jīng)在鄭州發(fā)展近40年。隨著鄭州市國家中心城市建設加快，集中供熱實現(xiàn)跨越式發(fā)展。2021年，主城區(qū)四環(huán)內(nèi)實現(xiàn)集中供熱全覆蓋，形成了“一城一網(wǎng)”的大聯(lián)網(wǎng)格局。
????熱源方面，積極響應環(huán)保號召，實施“煤改氣”和新的燃氣熱源建設，實施了5個“煤改氣”項目，新建4座燃氣熱源廠，實現(xiàn)供熱能力2854兆瓦（可供6336萬平方米），顯著增強了全市熱源的綜合調(diào)峰能力。2013年，完成政七街、東明路熱源廠兩個“煤改氣”項目，實現(xiàn)供熱能力464兆瓦，是全省首次實施的供熱鍋爐“煤改氣”項目，為推進清潔供熱開辟了有效路徑；2014年，完成棗莊熱源廠“煤改氣”項目，實現(xiàn)供熱能力290兆瓦，可供面積500萬平方米；2016年，完成二馬路熱源廠“煤改氣”項目，4臺25噸燃氣蒸汽鍋爐建成投運，有效解決了火車站區(qū)域清潔供熱問題；2018年，完成鄭東新區(qū)熱源廠“煤改氣”項目，可供面積536萬平方米，為全市首個采用回收煙氣余熱預熱鍋爐回水方案的燃氣熱源，年減少天然氣耗量約280萬立方米，消除鍋爐冒白煙等問題。
????同時，結(jié)合各區(qū)域供熱需求新建燃氣熱源廠。2015年建成北郊熱源廠、2020年二期擴建工程完工，填補了惠濟區(qū)的熱源空白；2015年年底建成港北熱源廠，及時解決了新鄭機場T2航站樓的供熱問題，2020年二期擴建工程完工，實現(xiàn)供熱能力290兆瓦，是航空港北區(qū)的主熱源；2020年，按照鄭州市政府關停鄭東熱電的相關要求，鄭州熱力臨危受命，僅用76天建成投運商都路熱源廠，最大限度保障東部城區(qū)居民正常用熱；2021年，高新區(qū)燃氣鍋爐房5臺58兆瓦燃氣熱水鍋爐建成并開始運行，實現(xiàn)供熱能力290兆瓦，連同高新隔壓站共同替代泰祥熱電廠，保證高新區(qū)居民正常用熱。
????通過“煤改氣”和新建燃氣熱源，不僅有效替代了供熱區(qū)域內(nèi)燃煤鍋爐等，大大減少了二氧化碳、粉塵等污染物的排放，還通過進一步提升供熱能力積極保障更多的用戶入網(wǎng)用熱，成功實現(xiàn)了全市集中供熱能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級。
????另外，不斷加快“引熱入鄭”項目建設。新密裕中電廠一期“引熱入鄭”項目管徑DN1200全長20公里配套熱網(wǎng)于2014年11月建成投運，新增供熱能力1100萬平方米，成為南部城區(qū)主熱源；國電滎陽“引熱入鄭”項目管徑DN1400全長24公里配套熱網(wǎng)于2015年11月建成投運，新增供熱能力1400萬平方米，有效緩解西北部城區(qū)、高新區(qū)的供需矛盾；豫能電廠“引熱入鄭”項目管徑DN1400全長14公里配套熱網(wǎng)于2019年投入供熱運行，新增供熱能力1550萬平方米；裕中二期“引熱入鄭”項目管徑DN1600全長33.9×2公里配套熱網(wǎng)于2020年11月投運，可新增供熱能力2600萬平方米，全力支援東南部城區(qū)，實現(xiàn)全市熱源均衡布局；今年3月2日，華潤登封電廠引熱入鄭長輸管網(wǎng)工程正式開工，該項目建成后，可增加集中供熱面積4667萬平方米，進一步緩解市區(qū)熱源缺口問題，全面強化熱源保障，不斷滿足鄭州日益增長的供熱需求，切實提升群眾獲得感、幸福感、安全感。
????值得一提的是，鄭州熱力在新能源項目中不斷探索與實踐，在集中供熱管網(wǎng)暫時覆蓋不到的區(qū)域，已嘗試實施3個分散式清潔供熱項目。玉蘭谷模塊燃氣鍋爐項目：位于江山路與綠源路交叉口東北角，入網(wǎng)面積約25萬平方米，供熱面積約12萬平方米，該項目獲得第六屆“藍天杯”清潔能源供熱優(yōu)秀工程獎；鐵道中央花園項目：位于隴海路與一馬路交叉口東南角，入網(wǎng)面積約8萬平方米，供熱面積約3萬平方米，2020年12月17日開始運行；建業(yè)運河上院項目：位于天河路與綠源路交叉口向西300米，入網(wǎng)面積約15萬平方米，供熱面積約7萬平方米，該項目由12臺空氣源熱泵系統(tǒng)加3臺1MW燃氣輔助進行供熱，二者結(jié)合可以靈活調(diào)節(jié)，啟停快，節(jié)約能源，于2020年12月29日開始運行。