项目案例简介：
国能吉林江南热电有限公司网源一体热网智能化应用研究与示范运用项目。结合国家在“新基建”方面的重点工作部署，探索适合整个江南区域热网的智能化应用之路，深度应用互联网、大数据、人工智能以及数字孪生技术等实现供热系统基础设施转型升级，形成智慧供热融合基础设施。建设一套智慧供热平台，融合热源侧关键数据，集成热网管控系统、地理信息系统、数字孪生可视化系统以及相关移动应用等，实现公司数字化转型，实现网源一体式供热系统综合管控、自动调节和智能运行，统一管理，减员增效，运行安全可靠性提升。从根本上改变目前热网系统各热力站巡检人员就地监控泵站、阀门、供热温度等，无自动化控制、调节系统，无二网平衡控制措施，控制水平及控制方式落后的窘况。解决电厂热源和热网负荷匹配调控手段不够先进，未发挥最大的节能效益的问题。提升网源一体热网控制系统自动化、智能化，实现热网系统各热力站负荷均匀分配，降低运行成本。
选送单位：国能吉林江南热电有限公司
项目名称和内容
项目名称：网源一体热网智能化应用研究与示范运用
项目主要科技内容：
针对工业物联网设备的集成应用，控制系统采用高可靠性的工业控制系统。
改造总体目标
实现供热系统基础设施转型升级。
形成智慧供热融合基础设施。
实现网源一体式供热系统综合管控、自动调节和智能运行。
主要创新点概述
1)新建一座基于网络专线技术的调度管理中心，在调度管理中心建设基于网络专线的数据服务机房，以确保服务的安全性、稳定性和合规性，作为网源一体控制的基础设施，同时可提供基于互联网的业务功能。
2)建设一套“网源一体”的多系统融合智慧供热管控一体化平台，集成大数据技术、人工智能技术和先进计算机技术。实现热网的智能化、自学习调控，形成智能运行、业务互通、信息可视化标准等多种实践经验模板。保证热网安全经济运行，合理调配能源，提高供热管理的数字化与信息化程度，充分发挥调度中心的调度管理职能。基于网源一体的控制平台，以综合经济性最大化为目标，建立热源和热网统筹调控策略，全面发挥热源低位能改造的潜力。在“现场无人值守，调度管理中心集中运行监控与调度管理”的模式基础上，引入站点控制策略智能自优化功能，实现站点运行更优策略的获取。
3)针对工业物联网设备的集成应用，控制系统采用高可靠性的工业控制系统，并且选择行业中的主流产品。各换热站控制系统采用可编程控制系统(PLC),具备足够的灵活性、可靠性。检测仪表满足工艺参数检测和控制的需要，满足工业物联网要求，具备高可靠性、广兼容性和先进性，引入无线通讯物联网设备，降低改造成本。在线式水力分析：立足离线分析，结合地理信息系统和过程参数实时采集，实现一套可根据在线数据进行实时分析的水力分析方法，并在供热运行中指导运行，节能降耗，预判隐患，提高供热质量、降低安全风险。最终做到负荷自预测、热量自调节、故障自诊断和调度自优化。
应用情况及可推广前景简述
1.网源一体数据监测与控制系统整合研究应用情况
基于热网侧及热源侧供热系统及运行数据调研，将数据进行充分分析和挖掘。根据需求和系统设计，选择适合的硬件设备，包括传感器、数据采集设备、网络设备等进行热网侧基础设施升级。利用智慧供热平台负荷预测功能结合室外气象状况、供热实时运行数据与历史经验，精准预测热网负荷需求。同时考虑热网储热罐的热惯性。探究了网源一体数据监测与控制方案，采用并将其研究成果整合部署到智慧供热管控一体化平台内。并基于此探究了网源一体经济化调控策略。
2.站点智能化应用标准研究和应用示范应用情况
针对工艺系统，首先进行现场踏勘，踏勘过程中详细记录：
1)热力站内是否分区供热；
2)未分区供热的其换热形式为间供形式或者混水直供形式；
3)分区供热的，以低区、中区、高区或者其他分区为基础，记录每个分区的换热形式；
4)记录每个分区供热系统所辖二次侧建筑高度；
5)记录混水系统阀门和水泵的安装位置；
6)现场系统流程草图；
7)其他基础信息记录。
其次，根据现场踏勘结果将供热系统进行分类，然后根据历史运行数据和经验以及理论分析(主要是系统形式和耗电量的分析)判断不合理的系统形式，如低区采取混水直供方式，一次网供水加装阀门调节，二次网供水又加装水泵，即一网供水节流的同时二次网供水加压，出现水泵无效投用；低中高区采用一个大的混水直供系统，即地中高区二次网均来自同一个分集水器，势必需要中区和(或)高区的二次网回水管道上加装减压装置，使其3个系统的回水压力维持一致，满足一次网回水要求，该种形式属于先加压后减压，将会导致电耗增加。
最后，通过测算优化工艺系统后的节电强度与改造投资，发现工艺系统改造后具备一定效益。
通过现场踏勘、问题分析、测算等过程，对低区混水直供系统的设备配置以及安装进行优化，对中区和(或)高区的混水直供形式改为间供系统形式，对低区间供系统合理改造为混水直供系统。
针对自控系统，同步进行现场踏勘，过程中详细记录每个热力站(系统)温度、压力、热量、流量、调节阀、电表、补水表、水泵、变频器、控制系统PLC等的部署数量、部署位置、投运年代、信号形式、品牌、型号规格等；过程中详细记录缺失情况、损坏情况、性能状态等。
其次，根据现场踏勘情况，汇总整理表格，核实并标记每个热力站自控设备缺失、损坏、性能低下的情况；同时整体统计设备品牌分布情况，便于后期统一性标准制定。再踏勘、统计整理的基础上，结合集中行业智慧化发展的进行以及本项目的运行调控特点和管理考核等要求，制定统一的自控系统配置标准。
针对调控模式，常规间供系统，在系统优化控制目标下，通过一次侧阀门控制流量，实现二次网的目标要求。对于混水系统，由于每个站的一次侧压差不同、二次侧的压力要求不同、一次侧回水压力的要求不同，所以在同样的系统优化控制目标下，调节机构有分布在一次侧供回水管道上的调节阀和(或)泵和分布在二次侧供回水管道上的调节阀和(或)泵以及部署在联通管道上调节阀(或泵)等多种组合方式。所以需要结合实际工艺情况确定合理的调节模式。
目前供热系统所辖热力站均已实现自控及工艺系统改造，达到标准热力站实施要求。供热系统基础设施实现全面转型升级，显著提高了供热质量，解决了部分热力站由于工艺问题所引起的热量不均，热量浪费问题。同时自控改造给智慧供热平台搭建在线水力计算、网源一体综合控制等课题打造了良好的基础。
3.热力站运行调节曲线智能自优化技术研究应用情况
根据热力站运行调节曲线智能自优化技术研究成果，将此研究成果部署于全网平衡系统内。经过运行调试，对所控热力站均配备了合适的运行调节曲线，且根据室温数据及用户反馈进行了多次修正，可完全实现热力站分时分温分区控制。该研究内容的实施有效节约热量，且有效保证了热力站热量分配均匀，减少热量损失。但是曲线的优化是长期而反复的过程，接下来的运行阶段仍然需要持续对供热曲线进行优化调整。
4.基于数字孪生技术的在线水力分析在热网智能化方面的应用研究应用情况
基于热力站自控系统以及工艺系统标准化改造开展了基于数字孪生技术的在线水力分析研究。将研究方案及算法部署到智慧管控一体化平台中。水力计算功能模块以集中供热系统实际运行参数为边界条件接入热网数字孪生技术水力计算模型，与地理信息热网监控系统相结合实现在线水力工况分析。根据实际运行数据修正管网水力计算模型。核算运行策略，为水量及热量的调节提供技术依据。经过运行调试，培养了5名在线水力分析技术人员团队，提高了企业运行人员的技术水平，同时有效提高了管网的水力平衡。
5.研究网源一体化经济性调控策略应用情况
从全过程供热节能的角度出发，以烟分析为理论基础，分析影响热网换热全过程烟损失的关键环节，通过优化热源侧供热系统供热方式，有效回收利用电厂低品位余热、挖掘热源侧节能潜力，提升整体换热用能效率、降低供热耗能。
1)基于烟分析的网源一体化供热系统节能评价方法，核算分析了热源侧一次网汽水换热和用能侧二次网热力站水水换热过程中的换热烟值差异，提出对热源侧和管网侧的供热系统改进方向。
(1)全网供热系统分为一次网换热和二次网换热，通过烟分析方法可知，全网供热系统的高低不取决于单一供热系统的高低，最终体现在热源供汽参数的高低。因此，为充分挖潜全网供热节能潜力，全网供热系统改进需从供热管网系统和热源供热系统侧共同改进出发，以尽可能促进热源侧回收利用机组低品位乏汽余热、降低热源侧供热汽源参数为最终目的。
(2)降低换热过程中的换热端差是供热系统供热节能的重要方向，其中管网侧，降低一次网回水温度是实现供热系统改进、增加热源侧余热资源利用率和全网烟效率的基础保障措施。
2)热源侧开展了抽汽式、低位能、热泵、低位能供热方式的经济性及随管网供热参数的敏感性差异分析。
通过对不同供热方式下的全网换热烟效率和热耗差异分析，低位能供热方式下的全网换热效率最高、热耗最低，热泵与低位能组合方式次之、抽汽式供热最差。低位能供热供热方式下供热经济性则随着热网回水温度的下降深度而上升，经济性明显。
3)提出网源综合节能供热系统关键设计要点：管网侧从降低一次网回水温度为重要的突破点、为热源侧回收低品位余热奠定基础；热源侧以优化供热系统、充分实现能源合理梯级利用，增加余热回收利用率为重要突破方向。
(1)网侧根据近远程热用户管网压力，合理分配采用间供或混供的供热方式：以尽可能拉大换热温差、降低一次网回水温度。
(2)热源侧，优选采用低位能供热技术，以乏汽作为基础加热汽源，抽汽作为尖峰汽源，尽可能多的挖潜回收利用机组余热、实现高品位蒸汽能量的梯级利用。
4)提出热源侧多供热方式经济调控策略：综合分析电厂两台机组负荷经济分配方案、热泵、切缸、低位能组合经济性分析、以及基础类和灵活类供热技术组合策略研究，提出电厂供热暖多种供热系统组合和经济供热策略。
(1)两台机组热泵和低位能系统是否同时投入，需要根据热网循环水参数及热网负荷确定：在热网循环水量小、可回收的乏汽热负荷低于低位能供热机组可提供的最高乏汽热负荷时，单独投入低位能供热系统的供热经济性优势明显，热泵机组应当切除；当热网循环水量增加、可回收的乏汽热负荷量超过低位能供热机组可提供的最高乏汽热负荷时，热泵+低位能串联供热系统才具有供热经济性，此时再考虑开启热泵机组。
(2)对电厂进行低位能与热泵全厂耦合供热运行方式优化调整。在两台机组总电负荷不变的工况下，1号汽轮机负荷越高，全厂平均热耗越低。在电厂对外供热量不变，在电网要求全厂升、降负荷工况下，1号汽轮机负荷越高，全厂平均热耗越低。为发挥电厂供热经济性，应采用负荷偏带方式，尽可能维持1号机在高电负荷运行。
(3)当机组电负荷或热负荷波动时，优先通过储热罐的热能蓄放来缓解负荷波动。因储热罐对热量的存储空间有限，只能满足短时间内的调峰需求，当调峰深度过大、热负荷缺口过高、仅靠储热罐不能满足长时调峰需求时，再开启高低旁补充供热。
(4)当机组参与电网调峰时：采用1号机组低位能+2号机组切缸+触热罐
放热方式运行，调整两台机组负荷分配可以调整热网供水温度，热网供水温度可调节范围72-75℃,配合储热罐放热，热网供水温度可调节范围为69-79℃,若再投入1号机组热网加热器热网供水温度可达81℃。
当机组不参与电网调峰时：采用1号机组低位能+2号机组切缸方式运行调整两台机组负荷分配可使热网供水温度达到88-90℃;采用1号机组低位能+2号机组切缸+储热罐放热+1号机组热网加热器方式运行调整两台机组负荷分配配合储热罐放热热网供水温度可在82-90℃范围调节，若在投入1号机组热网加热器热网供水温度可达95℃。
(5)现有热源运行方式中经济性由高到低的顺序依次为1号机组低位能、2号机组切缸、机组热泵、热网加热器、旁路系统，储热系统用来平衡电负荷峰谷时期供热量。极寒天气投入热泵相同负荷经济性和供热能力均不如切缸，且切缸和热泵冲突无法同时投入，旁路系统投入后热能品位贬值严重，热源方式优先考虑1号机组低位能、2号机组切缸、储放热系统。
综合上述经济调控原则，最终制定出供暖期不同负荷下的经济供热运行策略，指导热源侧尽可能挖潜机组低品位供热，发挥供热经济性。
6.研究开发适用于项目现状的智慧供热管控一体化平台方案应用情况
针对国能吉林江南热电有限公司既有供热管理系统无统一控制手段，无法实现供热管理的可调、可控、可查。无负荷预测、管网水力平衡手段等问题，开展适用于项目现状的定制化智慧供热管控一体化平台方案，该方案主要包括以下功能模块：
智慧供热平台功能涵盖生产管理、设施管理、能源管理、数据管理、数据录入、负荷预测、水力分析、全网平衡、热网监控等多种功能。
主要内容有：
1)首页
首页为公司对各部门生产、运行总体监管的平台。通过收集各部门的关键供热数据，进行分析、汇总、展示，便于全面掌握运营情况。
2)生产调度
生产调度模块主要包含了热源调度管理、热网运行管理、热力站管理、热用户管理等。模块实时监控热源、热网及热力站的运行状态，便于运行管理人员掌握整个供热系统的运行状况。通过与地理信息系统结合，将供热数据进行可视化展示、更直观地呈现热网运行状态及问题；帮助运行人员快速发现供热效果差的热力站。
热源调度管理主要包括热源基础信息的统计、对热量调度的统计分析。具体包括热源信息展示、热源调度偏差分析、热源供热状态统计等。
热网管理主要对总公司及各个分公司片区进行统计分析和展示，以及输配管网和泵站隔压站的运行展示。包括云图展示、在网数据统计、泵站、隔压站信息展示。
热力站管理部分通过对热力站运行监控、参数分析和综合展示实现热力站的综合管理。热力站管理内容主要包括热力站的地理位置分布、基础信息展示、热力站状态统计展示、热力站的运行参数监控等。
3)能源管理
能源管理模块的建设为建立科学的能耗指标体系提供数据支撑，从而合理安排热源及热力站的调度。由用户室温，室外温度，供热量及面积，统计分析分别得到热源、热力站系统供热指标，从而科学地指导系统运营调度。
建立能耗指标的前提下，建立分级能耗评价体系，通过对比实际运行数据与指标，找到能源浪费的关键问题。通过能耗打分与排名，从管理方面激励工作人员节能积极性。进而减少能源浪费，实现节能的目标。
4)设施管理
设施管理模块主要是对源、网、站以及热网附属设施、设备参数统计、实时状态监测统计以及相关分析预警。
其中热源、热网及热力站的信息管理，能够方便地查询其基础信息、相关设备检修及保养等信息，为设备维修保养工作提供依据。相关分析预警可以为设备的检修、保养、维护提供依据、及时对出现问题的设备进行处理。
5)数据管理
该模块实现对生产数据、基础数据的集中存储、查询、制表等功能。主要包含热力站数据表、室温数据、设备汇总表、热源基础数据、管线基础数据、热力站基础数据、小室基础数据、阀门基础数据、补偿器基础数据。
6)负荷预测
根据建筑的围护结构(保温/非保温)、建筑类型(居住/办公/商业)、采暖末端类型(暖气片/地暖/空调)、建筑年代等，将供热范围内的建筑分类。同时根据历史气象数据、以及能耗情况，采用人工智能技术，计算每一类建筑的负荷值，建立起典型建筑负荷数据库。
7)网源一体热源运行策略推荐
网源一体化经济性调控策略的研究综合分析电厂两台机组负荷经济分配方案、热泵和低位能组合经济性分析、以及基础类和灵活类供热技术组合策略，提出电厂供热多种供热系统组合和经济供热策略。并在智慧供热平台部署了运行策略推荐功能。该功能可通过对不同供热方式下的全网换热烟效率和热耗差异分析给出电厂运行策略的合理化建议。供管理人员参考。
8)水力计算
热网水力计算模拟分析系统是专门用于热网水力工况、热力工况计算分析的系统。系统针对用户实际管网运行开发，在满足用户需要的情况下，与每个用户的规划和管网运行相结合。可以计算热力管网各个节点的压力和流量。也可以设计远期运行环境下的热力管网的经济运行方案。
实时在线计算实现是针对热网模型，通过实时获取运行参数信息，设置计算间隔，系统可进行连续的热网模型工况计算，并通过提供报告、图标等形式为决策者提供帮助。
每次计算，用户可以设置不同的热网模型，不同的计算间隔，系统将实时获取运行参数并连续计算出未来一段时间的工况情况。
经济效益及社会效益情况
根据国能吉林江南热电有限公司热网示范运用项目改造后节能量测试报告 (编号GNDKY-FW-SY-QJ-2024-052),得出国能吉林江南热电有限公司一个供暖 周期结束后，热耗由0.44 GJ/m²降至0.385GJ/m²;管网失水率由5.5%降至3.264% 及以下；电耗由1.6kWh/m²降至1.396kWh/m²。计算一个供暖期(172天)节能 效益如下：
1)热耗：热耗由0.44 GJ/m²降至0.385GJ/m²。按供热面积1596万m², 计 算可节约热量87.78万GJ。
2)水耗：管网失水率由5.5%降至3.264%及以下，按管网总流量12000吨 /h 。供热天数172天，计算共节约水量110.76万吨。
3)电耗：供热期电耗由1.6 kWh/m²降至1.396kWh/m²,供热面积1596万 m²,可节约电耗325.58万kW/h。
网源一体热网智能化应用研究与示范运用项目，通过深度融合先进的智能 控制技术与深度数据分析技术，实现了供热流程的深刻变革，从传统的人工操 作向高度自动化、智能化及精细化方向迈进。这一改造不仅重塑了供热行业的 面貌，更在多个维度上带来了显著的经济效益。
首先，在节能减排方面，智能控制系统能够精准感知并预测用户的实际供 热需求，进而动态调整供热负荷，确保供需之间的完美匹配。这种按需供热的 模式有效避免了能源的过度供给与无谓消耗，显著降低了燃料的使用量，为环 境保护与可持续发展贡献了力量。
其次，在运维成本上，智能监控系统通过实时数据分析与异常预警，系统 能够迅速定位潜在问题，为维修人员提供精准的指导，从而大幅缩短了故障响 应时间，降低了设备故障率与停机时间。这种预见性的维护策略不仅减少了不 必要的维修成本，还延长了设备的使用寿命，为运营方带来了长期的经济效益。
整体而言，国能吉林江南热电有限公司网源一体热网智能化应用研究与示 范运用项目，体现出一定的节能效益、供热质量提升后的社会效益以及降耗后 的环境效益。
项目案例获专利及奖励情况
专利：
发明专利1:一种集中供热热网管道节能装置及方法 发明专利2:一种城市市政供热管道铺设处理装置
发明专利3:一种基于人工智能的集中供热网管监测预警系统。 申请实用新型专利3项。主题分别为：
实用新型专利1:一种集中供热热源排放废气余热回收装置
实用新型专利2:一种新型集中供热热网循环泵 实用新型专利3:一种高效的热力站用换热器
论文:
1、《供热厂网源统一数据监控与控制系统的集成研究》
2、《基于智慧供热的集中供暖系统运行控制》
3、《基于数据驱动的供热系统二次网智慧调控技术的研究》
4、《智慧供热DCS系统的开发与实践应用研究》
选送单位简介：
国能吉林江南热电有限公司隶属于国家能源集团，坐落于吉林市松花江畔公司一期建设两台330MW供热式发电机组和两台1100t/h亚临界汽包锅炉，分别于2010年12月23日、2011年1月6日正式投产发电，总装机容量660MW。公司厂区占地面积39.46万平方米，总资产31.68亿元。目前公司供热在网面积2450万平方米，供热面积1576万平方米，近年来，公司荣获第五届 “全国首届践行文明单位”“吉林省五一劳动奖状”“中国美丽电厂”“生态文明优秀企业”等荣誉称号。
京公网安备 11011502004515号 
