摘要：针对供热系统的节能降耗问题，以电气及其控制的专业眼光从设备和软件方面考虑，提出多种措施和建议，为工程经济和社会效益的创造提供参考。
关键词：供热；节能；降耗
引言
集中供热在我国北方城市比较常见，随着国家对民生的重视程度不断加大，集中供热的范围不断向城镇甚至农村扩展，这项民生政策的需求也给很多电厂的生存带来契机。
1供热节能的意义
一个标准的集中供热系统一般包括热源、供热首站、管网、二级换热站、用户等几个部分，工程投资金额根据规模大小不同而不同，一般都在亿元以上。这样庞大的系统一年运行所需的热源、电源、水源、检修维护、人力成本都是一个比较庞大的数据，如果采取有效的途径或方法能减少几个百分点的能耗，运营成本将节省一个非常可观的数据，为电厂或热力公司的业绩增效提供可靠保障。因此，供热系统的节能降耗研究具有重要意义。
供热系统的节能降耗是一个综合工程，需要很多不同专业的共同努力，例如机务可以从热源优化设计、管道选型、管网保温材料等方面提出改进措施，土建可以从用户建筑保温方面做优化设计，本文主要从电气及其控制专业角度考虑热网的节能降耗措施。
2设备方面的措施
2.1调速设备选型
供热系统有很多的水泵类负载，有些泵类负载的功率比较大，例如热网首站的热网循环泵，常规的设计往往因初投资的原因采用工频驱动，不考虑调速手段。这种方式使得供水或回水的水量稳定，调节方式单一，而且为了满足最大设计负荷，通常选型都偏大，在不同的室外环境温度和供热初、末期不同热量需求条件下都采用定水量供应，存在热耗浪费的情况。根据热网设计经验，换热站的热网循环泵的用电量占据整个换热站所有用电设备用电量的60-80%，电能节能潜力巨大。如果采取变频器调速可以减少电能损耗，同时由于可调整热水的输送量，可减少热能的损耗。采用永磁调速手段，虽不能直接减少电能损失，但是能很好地调节流量，同时能节省变频器室的土建费用，节省投资成本[1]。因而，采用增设变频器、永磁调速器等调速设备可以成为电气专业考虑节能降耗的一大手段，如果在条件允许时，应将热网循环泵、疏水泵、补水泵等泵类负载都增设调速设备。同时，具备调速能力的泵类设备也可为本文后续内容提供手段。
2.2变压器选型
换热首站和二级换热站都需要增加低压电负荷，一般都需要增加低压变压器。变压器在运行时会有功率损耗，分为空载损耗和负载损耗。空载损耗与变压器制造材料和工艺有关，负载损耗主要与变压器负载电流有关。设计方在选择变压器时，除了选择知名厂家的产品以外，在选择变压器容量时需要仔细考虑，避免大马拉小车的现象发生，过大的容量会带来变压器损耗增加，使运行经济性差[2]。选择变压器的容量时应使得变压器的实际运行负载率保持在85%-90%左右时，经济性较好。
2.3测点布置和精度
现有供热系统仪器仪表的安装往往从最经济的条件下考虑的，只能满足供热系统在现状条件下的运行，造成数据失真和完整性的缺失，不具备从仪器仪表数据进行分析从而优化管控的的条件。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆正确的决策依赖于正确的、大量的数据分析，因而，供热系统的优化需要在换热站、管网、用户侧设置充足的仪表，使得获取数据具有一定意义的位置都设布置测点。常规的设计只在首站重要工艺设备前后以及热量结算点装有压力、温度、流量表计，为了供热系统的优化设计，所有管网分支管段、每个用户楼栋建议增设温度、流量测点，用户家中建议根据楼层和平面布置有选择地设置少量温度测点。供热时，近端用户和远端用户往往由于距二级换热站距离不同会产生冷热不均现象，如果在每个终端用户所在楼栋都装上温度、压力测点，可以很便捷地给换热站的分支管道的热水流量调节提供科学的依据，从而实现用户的均衡供热，提高用户供热质量。
表计不光要增加，还应保证必要的测量精度和传输的准确性，因为获得数据的误差会影响决策的准确性，从而影响实际的节能降耗效果。
2.4通讯设备
在供热系统的数据监测中，通讯手段至关重要，它是联系换热站和调度的纽带，也是不同位置的不同设备之间进行信息传输的有效渠道[3]。由于二级换热站一般相距较远且离调度室也较远，通讯方式一般选择无线通讯或者利用运营商已有的通讯线路。GPRS网络在现有的无线通讯领域应用得比较广泛，但是无法传输含视频数据的大数据，要想传输大数据，需要借助4G网络，但是数据流量费用往往较高。现阶段要想完全摆脱通讯运营商的服务费用，可以采用工业5.8GHZ无线通讯技术，这是最近几年比较流行的新技术，需要根据地理位置合理布置微波主机，虽然会增加工程初投资，但是从长远来看会比租赁通讯运营商的年平均费用低廉。
3软件方面的措施
3.1建立热网模型
在经典热网模型的基础上将热源、调度、换热站、热用户综合整合到一个模型中，具有能反映热网传热滞后特性、能反映量变引起的参数变化范围、能反映热网各种损耗的计算过程、能根据长期数据积累建立预估判断、能根据终端异常数据反馈判断故障原因等特点，从而为系统的优化设计和改进提供充足的数据支撑。
3.2实现运行自动化、无人化
现有的换热站，特别是二级换热站大多采用人工操作，自动化程度低，且人员素质偏低，无法保障操作的准确性和及时性。另一方面，有人操作的地方，计量设备都存在使用技术手段造假的可能性，因而为了降低热网运行的人力成本和保证安全运行，较好的方法是采用换热站的无人值守，只配置定时人员巡检的运行方式，并辅以视频监控系统进行远程监控。
3.3设置科学的调度运行管理软件系统
很多热网系统由于人员管理不到位，现场调度人员无法根据运行数据及系统的要求对系统的运行状态进行诊断并进行有效调控，运行人员仍然依据传统依赖于经验的人工调控方法，没有发挥海量数据在系统运行工况分析、运行能耗评价、服务效果评估等方面发挥作用，造成资源浪费，控制的结果往往顾此失彼，得不偿失。因此要想节能降耗，一套强大的软件系统必不可少。
软件应建立能耗分析、经营收费、报表打印、客服服务、缺陷维护、供热预付费、地理信息、热量平衡分析、手机端APP、无线温度、流量、视频等数据采集及分析等系统模块，既能解决专业业务的需求，又能提供系统优化的支撑数据。
软件还应设置各级权限，领导、管理人员、操作人员各自具有自己的操作权限。
4经济和社会效益
考虑上述内容的供热系统的初投资会增加，然而经过实际技经人员的核算，能在2~3年内收回投资，具有明显的经济效益。同时，强大数据支撑的控制系统能使得用户的供热状况的调整效果更好，使得用户的满意度更高，具有较大的社会意义。
参考文献：
[1].于小会.永磁调速技术在热网循环泵的成功应用[J].机电信息，2018,3：77-78.
[2].牛显伦.关于城市热网换热站电源改造[J].电子世界，2017,24：163-164.
[3].杨振兴.浅谈热网供暖数据监测[J].中国科技投资，2018,20：251-252.
论文作者:姜钧
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
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