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(shè)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(chǔ)配套的重要組成之一，傳統(tǒng)粗放式、分散式的技術(shù)手段和管理模式，已經(jīng)不能適應(yīng)城市供熱系統(tǒng)的復(fù)雜化和供熱生產(chǎn)的動(dòng)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(dá)3300余座。

????為應(yīng)對供熱面積不斷增加與國家“雙碳”目標(biāo)要求，作為我省最大的供熱企業(yè)，鄭州熱力集團(tuán)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(tuán)已累計(jì)投資超2億元對熱源、熱網(wǎng)、熱力站進(jìn)行全面自動(dòng)化設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)的實(shí)時(shí)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(chǔ)，針對調(diào)度、經(jīng)營、客服三大企業(yè)應(yīng)用場景，分別研發(fā)了調(diào)度系統(tǒng)、經(jīng)營收費(fèi)系統(tǒng)、客戶服務(wù)系統(tǒng)等信息化平臺(tái)，推動(dòng)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(jìn)鄭州熱力集團(tuán)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(shí)時(shí)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(gè)方位的區(qū)域熱源，通過智慧平臺(tái)實(shí)時(shí)感應(yīng)和傳輸熱源監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，每分鐘刷新一次，幫助熱力調(diào)度一眼看“全”整個(gè)城市熱源輸熱狀態(tài)。

????在熱用戶監(jiān)測界面，滾動(dòng)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(dòng)生成圖表，是熱力工人科學(xué)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(yùn)行路線，繪制出一張鄭州路網(wǎng)和供熱管網(wǎng)的導(dǎo)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(lán)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(jì)，一張“智慧供熱”監(jiān)控可視化大屏中，可實(shí)時(shí)匯集各類供熱數(shù)據(jù)達(dá)數(shù)萬條，通過大屏可實(shí)施全網(wǎng)調(diào)。據(jù)悉，鄭州熱力集團(tuán)“智慧供熱”項(xiàng)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(shí)產(chǎn)權(quán)的供熱系統(tǒng)智慧調(diào)度控制平臺(tái)，顯著提升鄭州熱力供熱調(diào)度管理水平。據(jù)悉，該項(xiàng)目2019年9月順利通過住建部科技示范項(xiàng)目驗(yàn)收，達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。

????但這些還僅僅是鄭州熱力集團(tuán)供熱信息化、智慧化的冰山一角。

????早在2010年，鄭州熱力集團(tuán)就開始加大信息化建設(shè)力度，分別對熱源、熱網(wǎng)、熱力站進(jìn)行全面自動(dòng)化設(shè)備改造，實(shí)現(xiàn)了熱網(wǎng)的實(shí)時(shí)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?xì)忮仩t房實(shí)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(dá)98%。鄭州熱力已織就了一張成熟完備的供熱信息化、自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)，打牢了供熱智慧化、智能化堅(jiān)定的軟硬件基礎(chǔ)。

????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(tái)階。熱源供熱管網(wǎng)隨路輻射，如今早已四通八達(dá)，形成極其復(fù)雜的輸熱網(wǎng)路。

????最初的供熱規(guī)劃設(shè)計(jì)都是按照理論公式手動(dòng)計(jì)算出來，如今的供熱系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人腦的運(yùn)算水平。

????面對形勢發(fā)展帶來的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，該如何應(yīng)對？在鄭州熱力集團(tuán)“智慧供熱”的總棋盤中，有兩步重要的“落子”可圈可點(diǎn)。

????2017年，鄭州熱力集團(tuán)開始建設(shè)智慧調(diào)度平臺(tái)，將“模擬仿真系統(tǒng)”引入供熱領(lǐng)域。

????這個(gè)“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(shí)際供熱生產(chǎn)運(yùn)行。比如，在智慧模擬軟件上輸入未來天氣預(yù)報(bào)等初始條件，機(jī)器會(huì)自動(dòng)運(yùn)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(xiàng)準(zhǔn)備，使供熱“臨時(shí)抱佛腳”，變?yōu)椤安淮驘o準(zhǔn)備之仗”，提高了供熱的精準(zhǔn)度與前瞻性。

????統(tǒng)計(jì)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(jì)算提供主要技術(shù)手段，其多工況方案離線仿真計(jì)算結(jié)果對最終決策提供了重要參考和指導(dǎo)。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(shè)定運(yùn)行工況邊界條件，模擬供熱系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算全網(wǎng)的溫度、壓力、壓降、比摩阻分布等，仿真計(jì)算結(jié)果與實(shí)際供熱運(yùn)行結(jié)果基本一致。

????自動(dòng)供熱調(diào)控是“智慧供熱”的重點(diǎn)和難點(diǎn)，在鄭州市這樣上億規(guī)模的“一城一網(wǎng)”供熱系統(tǒng)應(yīng)用智能調(diào)控，鄭州熱力成為全國首個(gè)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(gè)小區(qū)手動(dòng)開關(guān)閥門來實(shí)現(xiàn)。但鄭州熱力集團(tuán)通過智慧監(jiān)控系統(tǒng)，先張開“千里眼”實(shí)時(shí)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(xiàng)數(shù)據(jù)的變化情況，遇到需要緊急調(diào)節(jié)任務(wù)時(shí)，不必再使用人工，而是直接通過智能調(diào)控平臺(tái)遠(yuǎn)程調(diào)控小區(qū)熱力站的電動(dòng)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(tuán)還在積極探索“智慧供熱”的終端直達(dá)居民住戶家中。2021年試點(diǎn)安裝了340余套居民住戶室溫采集設(shè)備，液晶主屏可直接顯示溫度濕度，供熱部門可通過遠(yuǎn)程平臺(tái)，隨時(shí)查看居民家室溫情況，根據(jù)室溫反饋及時(shí)確認(rèn)調(diào)節(jié)效果，以做到更精細(xì)、更有的放矢的調(diào)節(jié)。經(jīng)過一個(gè)采暖季的運(yùn)行，試點(diǎn)小區(qū)單耗降幅達(dá)33.6%。

????智能機(jī)器人“上線”　探索全流程服務(wù)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(wù)的質(zhì)與量的需求也不斷攀升。2020年，鄭州熱力集團(tuán)實(shí)施“熱力大腦”項(xiàng)目建設(shè)，依托阿里云小蜜智能客服技術(shù)，開啟了“智慧客服”項(xiàng)目。

????智能語音導(dǎo)航機(jī)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(shí)，會(huì)先由“熱線小暖”接入，提供智能語音服務(wù)?！盁峋€小暖”上線后，鄭州熱力不斷依據(jù)真實(shí)用戶的會(huì)話記錄對其進(jìn)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(dá)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(dá)到290233個(gè)，單日最高接電量18302個(gè)，熱線接通量顯著提升。

????智能外呼機(jī)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?fù)艿韧夂艄ぷ?。“外呼小暖”通過簡單的會(huì)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(jìn)行篩選，有針對性地安排人工回?fù)堋Ｔ跓峋€繁忙時(shí)，極大緩解了人工的壓力。

????除此之外，鄭州熱力集團(tuán)還通過“熱力大腦”的建設(shè)，實(shí)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(dòng)其他業(yè)務(wù)升級提供統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)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(gè)熱力井蓋遍布全市，需進(jìn)行日常巡檢維護(hù)，人工現(xiàn)場巡檢作業(yè)耗時(shí)長、效率低。為切實(shí)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(gè)熱力井蓋作為試點(diǎn)，通過加裝智能井蓋異動(dòng)傳感器，實(shí)現(xiàn)熱力井蓋位移的實(shí)時(shí)報(bào)警與精準(zhǔn)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(jī)誰就可以盡早破解城市運(yùn)行保障精準(zhǔn)化與節(jié)能減排增效化的難題，能夠進(jìn)一步促進(jìn)城市健康、綠色、優(yōu)質(zhì)發(fā)展。為此，鄭州熱力集團(tuán)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(shè)加快，集中供熱實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。2021年，主城區(qū)四環(huán)內(nèi)實(shí)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(yīng)環(huán)保號(hào)召，實(shí)施“煤改氣”和新的燃?xì)鉄嵩唇ㄔO(shè)，實(shí)施了5個(gè)“煤改氣”項(xiàng)目，新建4座燃?xì)鉄嵩磸S，實(shí)現(xiàn)供熱能力2854兆瓦（可供6336萬平方米），顯著增強(qiáng)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(gè)“煤改氣”項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)供熱能力464兆瓦，是全省首次實(shí)施的供熱鍋爐“煤改氣”項(xiàng)目，為推進(jìn)清潔供熱開辟了有效路徑；2014年，完成棗莊熱源廠“煤改氣”項(xiàng)目，實(shí)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(xiàng)目，4臺(tái)25噸燃?xì)庹羝仩t建成投運(yùn)，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(xiàng)目，可供面積536萬平方米，為全市首個(gè)采用回收煙氣余熱預(yù)熱鍋爐回水方案的燃?xì)鉄嵩矗隃p少天然氣耗量約280萬立方米，消除鍋爐冒白煙等問題。

????同時(shí)，結(jié)合各區(qū)域供熱需求新建燃?xì)鉄嵩磸S。2015年建成北郊熱源廠、2020年二期擴(kuò)建工程完工，填補(bǔ)了惠濟(jì)區(qū)的熱源空白；2015年年底建成港北熱源廠，及時(shí)解決了新鄭機(jī)場T2航站樓的供熱問題，2020年二期擴(kuò)建工程完工，實(shí)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(guān)停鄭東熱電的相關(guān)要求，鄭州熱力臨危受命，僅用76天建成投運(yùn)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?xì)忮仩t房5臺(tái)58兆瓦燃?xì)鉄崴仩t建成并開始運(yùn)行，實(shí)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?xì)鉄嵩?，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(jìn)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(shí)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(xiàng)目建設(shè)。新密裕中電廠一期“引熱入鄭”項(xiàng)目管徑DN1200全長20公里配套熱網(wǎng)于2014年11月建成投運(yùn)，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(xiàng)目管徑DN1400全長24公里配套熱網(wǎng)于2015年11月建成投運(yùn)，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(xiàng)目管徑DN1400全長14公里配套熱網(wǎng)于2019年投入供熱運(yùn)行，新增供熱能力1550萬平方米；裕中二期“引熱入鄭”項(xiàng)目管徑DN1600全長33.9×2公里配套熱網(wǎng)于2020年11月投運(yùn)，可新增供熱能力2600萬平方米，全力支援東南部城區(qū)，實(shí)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(xiàng)目建成后，可增加集中供熱面積4667萬平方米，進(jìn)一步緩解市區(qū)熱源缺口問題，全面強(qiáng)化熱源保障，不斷滿足鄭州日益增長的供熱需求，切實(shí)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(xiàng)目中不斷探索與實(shí)踐，在集中供熱管網(wǎng)暫時(shí)覆蓋不到的區(qū)域，已嘗試實(shí)施3個(gè)分散式清潔供熱項(xiàng)目。玉蘭谷模塊燃?xì)忮仩t項(xiàng)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(xiàng)目獲得第六屆“藍(lán)天杯”清潔能源供熱優(yōu)秀工程獎(jiǎng)；鐵道中央花園項(xiàng)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(yùn)行；建業(yè)運(yùn)河上院項(xiàng)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(xiàng)目由12臺(tái)空氣源熱泵系統(tǒng)加3臺(tái)1MW燃?xì)廨o助進(jìn)行供熱，二者結(jié)合可以靈活調(diào)節(jié)，啟?？欤?jié)約能源，于2020年12月29日開始運(yùn)行。