計量收費后供熱系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制研究報告

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　　1 背景

　　1.1 現(xiàn)有供熱收費體制下的運行調(diào)節(jié)方案在現(xiàn)有供熱按面積收費的體制下，由于用戶沒有調(diào)節(jié)散熱器流量的手段，通過散熱器流量的多少是由供熱企業(yè)來控制。因此供熱企業(yè)可以按定流量或分階段變流量質(zhì)調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)方案進行運行管理，即供熱網(wǎng)的總流量在整個供暖期內(nèi)保持不變或分階段變一、二次流量，而在該階段內(nèi)只根據(jù)室外溫度高低來調(diào)節(jié)供熱網(wǎng)的供水溫度就可以滿足用戶的供熱要求。因此，從技術(shù)角度看，一個供熱網(wǎng)要做到正常供熱，只要在運行中：

　　A. 保證流量分配均勻：在初調(diào)節(jié)時把整個供熱網(wǎng)的水流量分配調(diào)整到用戶所要求的設(shè)計流量，即各管路的流量按供熱面積多少分配均勻即可；

　　B. 保證合適的供水溫度：對于一次網(wǎng)，由熱源處根據(jù)室外溫度的高低來控制熱源出口的供水溫度；對于二次網(wǎng)，只要熱力站設(shè)計及初調(diào)節(jié)合理，在一次網(wǎng)供水溫度調(diào)節(jié)適當?shù)那闆r下即可保證二次網(wǎng)的合適供水溫度。

　　這種運行方案的調(diào)節(jié)主動權(quán)在供熱企業(yè)，它可以主動地調(diào)節(jié)、控制供熱網(wǎng)的流量和供水溫度即供熱量，其調(diào)節(jié)的原則就是流量按供熱面積均勻分配。

　　1.2 按熱量計量收費后引起供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)的變化把現(xiàn)行按面積供熱收費體制改為按熱量計量收費新的收費體制后，為了計量熱量并且用戶可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，因此每個用戶都要安裝熱量計，并在每個散熱器上安裝溫控閥。這樣用戶將根據(jù)自己的需求調(diào)節(jié)溫控閥來控制室內(nèi)溫度，例如夜間客廳、無人居住房間均可以調(diào)低溫度減少供熱量、降低供熱費用，從而調(diào)動了用戶節(jié)能的積極性。這種調(diào)節(jié)，本質(zhì)上是調(diào)節(jié)散熱器的流量大小來調(diào)節(jié)散熱器的供熱量多少，從而達到控制室溫。當用戶需要調(diào)節(jié)室溫時開大或關(guān)小溫控閥，這時通過該用戶散熱器的熱水流量就要發(fā)生變化。當眾多用戶調(diào)節(jié)自己的流量后，整個供熱網(wǎng)的流量和供熱量也將隨之變化，而這個流量和供熱量的變化是供熱企業(yè)和熱源處無法預知和控制的。這也就是說，分散的眾多用戶成為主動的調(diào)節(jié)者，而供熱企業(yè)和熱源處則由主動變?yōu)楸粍拥倪m從者。這種變化必然帶來新的課題：

　　A. 在供熱企業(yè)不可能再維持供熱網(wǎng)定流量質(zhì)調(diào)節(jié)的方式下，供熱網(wǎng)流量如何調(diào)節(jié)？

　　B. 在定流量運行時供熱量隨室外溫度的變化有規(guī)律可循，但用戶調(diào)節(jié)后供熱網(wǎng)的總供熱量隨機變化增大，熱源如何調(diào)節(jié)才能適應(yīng)這種較大隨機變化量的情況？

　　C. 在保證用戶供熱質(zhì)量的前提下，供熱企業(yè)如何運行才能降低運行費用、提高經(jīng)濟效益？

　　D. 供熱網(wǎng)一次、二次系統(tǒng)的調(diào)節(jié)有何區(qū)別和聯(lián)系？

　　1.3 供熱企業(yè)的運行管理現(xiàn)狀幾十年來我國集中供熱行業(yè)一直是帶有社會保障性質(zhì)的公用企業(yè)，雖然近年來有所變化，但由于體制和觀念的長期影響，使得供熱企業(yè)的壟斷性掩蓋了競爭性、政策性虧損掩蓋了經(jīng)營性虧損，因此造成了運行管理水平、經(jīng)濟效益不高，對計量收費后供熱網(wǎng)的運行調(diào)節(jié)變化在思想上還沒有深入的認識。同時，目前絕大多數(shù)供熱企業(yè)收費困難，企業(yè)只能停留在維持基本運行狀態(tài)，無力進行技術(shù)改造，現(xiàn)有的調(diào)節(jié)設(shè)施無法適應(yīng)計量收費后供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)的要求，在技術(shù)上也沒有充分的準備來迎接這一新的形勢。因此必須對計量收費后供熱網(wǎng)運行所發(fā)生的變化進行深入的研究，提出適合我國運行管理水平、經(jīng)濟承受能力的調(diào)節(jié)策略和調(diào)節(jié)裝備，使得這些調(diào)節(jié)策略先進可行、經(jīng)濟使用，保證計量收費后供熱網(wǎng)既能可靠運行、滿足用戶的供熱要求，同時又能高效節(jié)能、使供熱企業(yè)的運行管理、經(jīng)濟效益都有一個明顯的提高。

　　2 工作基礎(chǔ)

　　2.1 掌握并發(fā)展了現(xiàn)有按面積收費體制下供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)方案的技術(shù)我國現(xiàn)有大型供熱網(wǎng)的運行調(diào)節(jié)可以分為兩類：①人工觀測或自動檢測運行參數(shù)，少量手動調(diào)節(jié)——僅監(jiān)測而不控運行參數(shù)；②自動檢測、調(diào)節(jié)運行參數(shù)——既測又控。我們對手動調(diào)節(jié)提出了模擬阻力調(diào)節(jié)法，其特點是首先現(xiàn)場測得實際流量、壓力，然后根據(jù)設(shè)計要求、通過計算機模擬計算得到在一定調(diào)節(jié)順序下所應(yīng)具有的流量，最后按照計算模擬結(jié)果去調(diào)節(jié)相關(guān)的閥門。該調(diào)節(jié)方法能夠很好地克服調(diào)節(jié)時用戶之間的相互耦合現(xiàn)象，從而簡單方便、快速準確，已在多個小區(qū)推廣應(yīng)用。承擔單位已開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的集中－分散式的計算機控制系統(tǒng)，已經(jīng)在國內(nèi)多個供熱網(wǎng)上得到應(yīng)用。通過這些工作，掌握并發(fā)展了現(xiàn)有供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)技術(shù)。

　　2.2 開發(fā)了供熱網(wǎng)水力工況模擬分析軟件該軟件不僅可以模擬分析枝狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)的流量、壓力分布的水力工況，而且具有獨特的性能：可以模擬各個閥門調(diào)節(jié)時的水力工況變化情況；可以模擬分析變頻泵在不同頻率下供熱網(wǎng)的水力工況；可以進行供熱網(wǎng)的可及性分析計算，以保證調(diào)節(jié)控制的作用得到可靠的發(fā)揮。該軟件已在幾十個供熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制分析中應(yīng)用，有著極大的應(yīng)用前景，對計量收費后供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)的模擬分析會起非常重要的作用。

　　2.3 完成了多個供熱網(wǎng)運行管理計算機監(jiān)控系統(tǒng)的實際工程從1990年以來，先后完成了數(shù)十個城市的供熱網(wǎng)計算機檢測控制系統(tǒng)，積累了大量的實踐經(jīng)驗和工程實施能力。深入的理論研究和豐富的實踐經(jīng)驗，使得我們具有完成供熱網(wǎng)變流量監(jiān)控方面的能力。

　　2.4 初步研究探討了計量收費后的供熱網(wǎng)調(diào)節(jié)技術(shù)根據(jù)國外的有關(guān)經(jīng)驗，并結(jié)合我國的實際情況，我們初步提出了一次網(wǎng)和不同熱力站下的二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)方案，即直連站、間連站、混連站的一次、二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制方案。

　　3 實施計劃

　　3.1 供熱網(wǎng)現(xiàn)狀調(diào)查計量收費后供熱網(wǎng)的運行將由現(xiàn)行的定流量運行變?yōu)榱髁窟\行，為了了解這一變化對企業(yè)運行管理帶來什么影響和企業(yè)有什么技術(shù)應(yīng)對，因此應(yīng)調(diào)查現(xiàn)有供熱網(wǎng)狀況以及在計量收費后運行管理所可能面臨的具體技術(shù)管理問題，如設(shè)備狀況、改造具體實施的可能性、人員技術(shù)狀況等，使將來的改造方案切實可行。

　　3.2 進一步研究一次網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制方案，從理論、模擬分析上掌握關(guān)鍵技術(shù)在按戶依據(jù)熱量計量收費后熱量成為一種商品，用戶有權(quán)決定自己購買多少熱量，供熱企業(yè)作為供應(yīng)商應(yīng)充分保證足夠的商品以供用戶購買。因此供熱網(wǎng)調(diào)節(jié)的原則是在保證充分供應(yīng)的基礎(chǔ)上盡量降低運行成本。為保證充分供應(yīng)，就要在任何時候用戶都要有

　　足夠的資用壓頭。為此采用供水定壓力控制和供回水定壓差控制兩種控制方法。但無論采用那種調(diào)節(jié)方法，都要涉及到以下幾個主要技術(shù)問題：

　　A． 控制點的選定；

　　B． 控制點的設(shè)定值的確定；

　　C．供水溫度的調(diào)節(jié)；

　　D． 如何合理、綜合調(diào)節(jié)供水溫度和控制點設(shè)定值，以盡量節(jié)省運行成本。

　　對上述問題，要進一步從理論、模擬分析上研究。

　　3.3 進一步研究二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制方案，使其可行合理而又簡便經(jīng)濟由于二次網(wǎng)支路繁多，二次網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制不可能完全像一次網(wǎng)那樣，否則在投資、管理上，都無法實施。因此必須提出符合二次網(wǎng)特點的、不同于一次網(wǎng)的控制策略。主要技術(shù)問題為：

　　A． 控制設(shè)備的選擇；

　　B． 那些支路需要設(shè)置控制設(shè)備；

　　C．支路上控制點的選定；

　　D． 控制設(shè)備設(shè)定值大的何確定；

　　3.4 有/無計量收費用戶共網(wǎng)時的運行調(diào)節(jié)從現(xiàn)在的按面積收費改為按熱量計量收費需要對室內(nèi)供暖系統(tǒng)進行改造，由于改造量非常巨大，只能逐步分期進行。因此一個大型供熱網(wǎng)的所有用戶不可能全部同時實施計量收費，必然會在一定時期內(nèi)有/無計量收費的用戶會同時由一個供熱網(wǎng)供應(yīng)。有計量收費的用戶，一般應(yīng)采用定壓差控制，由于溫控閥阻力系數(shù)大，所需資用壓頭高，同時又是變流量運行；而無計量收費的用戶一般采用定流量控制，所需資源壓頭低，定流量運行。因此如何同時適應(yīng)這兩種用戶的需要，處理好有/無計量收費共網(wǎng)過渡時期的控制，必須進行研究。

　　3.5 總結(jié)實施中的工程經(jīng)驗在中國城鎮(zhèn)供熱協(xié)會指導下，技術(shù)委員會、清華大學、吉林熱力公司和北京煤氣熱力工程設(shè)計院共同合作，在理論分析、模擬研究的基礎(chǔ)上，選擇合適的供熱網(wǎng)進行調(diào)節(jié)運行試驗，發(fā)現(xiàn)、總結(jié)實際工程中問題和經(jīng)驗，得到具有普遍性的成果，為今后我國供熱網(wǎng)的調(diào)控大下基礎(chǔ)。

　　4 項目進度安排2002.3-2002.12：調(diào)查、理論分析研究、落實試驗基地條件

　　2003.1-2003.9：落實、實施供熱網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制改造

　　2003.10-2004.4：測試供熱網(wǎng)的運行情況

　　2004.5-2004.8：總結(jié)完善、完成項目報告。

　　5 項目預期目標

　　5.1 預期目標

　　A、得出計量收費后不同形式熱力站的一次網(wǎng)控制方案，以及具體算法和相應(yīng)的控制軟件；

　　B、 得出二次網(wǎng)的控制方案及相應(yīng)的算法軟件，使其經(jīng)濟合理，適合我國供熱網(wǎng)的具體運營體制和管理水平；

　　C、提出有/無計量收費用戶共網(wǎng)運行條件下供熱網(wǎng)控制方案、算法和控制軟件；

　　D、在具有計量收費裝置、中等規(guī)模供熱網(wǎng)上實施運行調(diào)節(jié)，總結(jié)出經(jīng)驗；

　　E、 對適應(yīng)計量收費后相應(yīng)控制產(chǎn)品的開發(fā)提出指導意見。

　　5.2 社會、經(jīng)濟效益分析供熱質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到千百萬人的基本生活狀況。如果供熱網(wǎng)運行調(diào)節(jié)完善的話，會給人們創(chuàng)造出一個舒適的家庭環(huán)境，使人們感到我們社會的溫暖，有利于社會穩(wěn)定和發(fā)展。反之會成為社會的不穩(wěn)定因素，近幾年一些城市發(fā)生的情況是值得重視的。因此，本項目順利實施，具有積極的社會效益。

　　一個中等規(guī)模供熱網(wǎng)循環(huán)泵的功率都在幾百千瓦以上，其一年運行所花費的電費也要幾百萬元，而像北京這樣的大城市，其運行電費一年近千百萬元。在保證供熱質(zhì)量的前提下，如果運行調(diào)節(jié)策略合理，可以節(jié)約運行電費5～10％，這樣一年可具有幾十萬元到上百萬元。我國北方中等規(guī)模以上的城市都具有供熱網(wǎng)，因此在全國（北方）角度來看，其節(jié)電程度非常劇大，具有極其可觀的經(jīng)濟效益。

　　6 目前進展情況本課題已列入國家高技術(shù)應(yīng)用部門發(fā)展項目，目前吉林市熱力總公司已落實了項目的實施場地，其它單位也正積極開展有關(guān)研究工作。