近期,受今冬以来最强寒潮天气影响,我国大部分地区气温暴跌,保障供暖被视为最直接、最要紧的民生大事。尤其是针对处在严寒地带的东北而言——以黑龙江省为例,在11月末多个地区出现降雪,随后便迎来入冬最强降温,而低温天气将持续到12月上旬。
凛冬之下,每家每户的温度,成为了居民的幸福指数;城市供热产生的碳排放量,成为政府治理城市的成绩单。为确保民众温暖过冬,同时支持开展减污降碳等方面工作,财政部日前下达了2023年北方地区冬季清洁取暖资金预算,金额高达134.4亿;哈尔滨也在近日成功入选2022年北方地区冬季清洁取暖项目试点城市名单,从2022年起至2024年将获得中央财政21亿元清洁取暖项目资金支持。
作为试点城市,哈尔滨供暖期足有六个月,在如何提高供暖质量,同时兼顾生态环境方面率先形成了有效方案:2019年,哈尔滨太平供热公司与华为云携手,对传统热网进行智慧化改造,实现“热源、管网、换热站、住户”一体化全网协同和精细化调控。在保障居民供热均衡、提升居住满意度的同时,也为节能减排作出了积极贡献。在2020年的采暖季,6.6万户享受到智能供热,节省了煤炭5193吨,减少碳排放3397吨,加速迈向“碳中和”目标。哈尔滨对智慧供暖的积极探索,不仅形成了值得借鉴推广的好经验、好做法,也具有很好的示范意义。
从复杂入手,瞄准供暖系统顽疾
走进太平供热公司位于5楼的生产指挥中心,可以看到,有一块占满一面墙的大屏幕,显示着公司所负责的全部范围的供热情况。在这块屏幕上,公司的生产人员可以直接调出某小区供热电子沙盘画面,小区的室内温度一目了然。
据介绍,这是因为每一层楼的管线上都安装了远程控制阀门,公司根据天气温度变化等情况,可以随时调节,来控制每一户的室内温度,从而保证每户供暖均衡。“从去年供暖开始,家里温度一直比较稳定,始终在22.5℃上下微微浮动。”该小区居民表示,自从智慧供热启动后,家里温度处于恒温状态,非常舒适。
实际上,在哈尔滨这样的大型集中供暖地区,温度失衡一直是令居民和供热企业感到头疼的事情。
而核心原因,就是集中供热系统本身的复杂性。如果可以从哈尔滨的高空向下透视,这座“冰城”的地表之下拥有一个个纵横交错、规模庞大的供暖管道网络。隆冬时节,热源厂提供高温的热水或蒸汽经过这些道路管网输送到热力站。在热力站内进行热量交换后,再由小区管网将热水送到热用户室内的暖气管中进行散热。
需要注意的是,多年来,热源厂、热力站和管网之间的系统彼此孤立,数据无法互联互通,加之自动化设备标准不同,数据质量参差不齐,导致无法进行有效的数据分析,也就无法精准监控供热质量。
与此同时,每一个热力站背后拥有庞大的用户群,由于热的滞后性和无法避免的热损耗,导致热量传输时离换热站远的小区就会比较冷,反之则更热。而单独的楼宇,由于管道老化等问题,也会出现层与层之间的温度不一致。
热力站如何进行精准分热?以往是依托热力站工作人员凭借室外温度和自己的经验,向热源厂直接沟通热量需求,简单的进行增加和降低热量,但这就导致了“供热过度”和“供热不足”两种情况同时出现,以至于形成被调侃多年的现象:“顶层开窗底层穿袄”。热量多到用户要开窗散热,意味着总体热能的巨大浪费,与之相应的便是热力公司的亏损和成本增高。
更值得关注的是,从宏观角度来看,由于能源的过度使用,也有可能造成一座城市的碳排放超标,阻碍政府积极推进碳中和与碳达峰的规划。
引入AI技术,全面实现智慧供热
如何在保障和提升供热均衡的同时,兼顾节能减排、安全高效,华为积极探索人工智能等数字技术与传统供热行业融合发展新路径,在哈尔滨市进行了先行探索。哈尔滨太平供热有限公司联合华为,基于物联网、大数据、人工智能技术对原供热系统进行全流程改进,供热企业可以感知用户室温,AI能力可以助力调节供热各环节阈值,进而让供热效率大幅提升。
据公开数据显示,推动智慧供热后,太平供热从历史供热能耗0.38GJ/m2,(远低于严寒地区供热的平均水平(0.49GJ/m2))基础上,进一步降到0.35GJ/m2,整体节能10%以上。
可观数据的背后,行业更关注的是技术如何深入供热系统的肌理,怎样运筹帷幄高质量保障供暖工程。具体来看,在数据管理上,华为云提供了数据统一集成平台,可精准采用供热系统数据,并对异常数据进行诊断和清洗,同时将缺失数据补齐,深入挖掘数据价值。
在供热平衡方面,华为云依托天筹AI求解器打造AI调优算法,通过和运筹优化技术深度融合,可以根据环境因素(室内、室外温度、风速、管网情况、房屋情况、地理位置等综合信息),对换热站、楼栋、用户阀门进行最优控制,使热源热量平衡分配给每个用户。
与此同时,依托华为云知识计算结合历史数据和过往沉淀的经验不断优化,助力供暖方案不断升级。如今,太平供热的智能调控目标成功率达到99%,用户室温分布集中在20-24℃范围内,且平均占比达到96%以上,真正发挥了每一份热的价值。
在降低能源消耗方面,华为云AI热需预测结合多时段、多维度数据,对热源实现人工智能负荷预测,预估生产热量,从而避免能源过度浪费。而预测甚至可达小时级别。
值得一提的是,在运维和安全方面,太平供热实现了对供热系统7*24小时智能化运维,可以对异常情况及时告警保证系统安全,减少供热运维人力成本15%。
可以看到,升级后的哈尔滨智慧供热系统,实现了监管从“人管”到“数管”,供热企业从“人控”到“智控”,支撑“保供暖”这项哈尔滨重要民生工程,持续向好优化,加速实现从“智暖冰城”到“智暖中国”的全面升级。此后经年,便可无畏寒冷,在温暖中度过漫长冬季。
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