在“雙碳”目標(biāo)、即碳達(dá)峰與碳中和的宏大背景下, 能源行業(yè)的轉(zhuǎn)型與升級成為時(shí)代賦予我們的緊迫使命。 作為城市能源消耗的重要組成部分,供熱系統(tǒng)的智慧化發(fā)展不僅關(guān)乎民生福祉,更是推動(dòng)綠色低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵一環(huán)。智慧供熱,作為現(xiàn)代信息技術(shù)與傳統(tǒng)供熱技術(shù)深度融合的產(chǎn)物,正逐步展現(xiàn)出其在節(jié)能減排、提高能效、優(yōu)化資源配置等方面的巨大潛力。智慧供熱通過集成物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的智能化監(jiān)控、精準(zhǔn)化調(diào)節(jié)與高效化管理,有效降低了能源消耗和碳排放,提升了用戶體驗(yàn)和供熱質(zhì)量。

1 “雙碳”背景下智慧供熱的意義

1.1 節(jié)能減排的需求

在“雙碳”目標(biāo)下,減少碳排放是關(guān)鍵任務(wù)。傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)往往存在能源浪費(fèi)的情況,例如熱量傳輸過程中的損耗、供熱不均衡導(dǎo)致部分區(qū)域過度供熱等。智慧供熱通過精準(zhǔn)的溫度調(diào)控、熱量分配等技術(shù)手段,可以有效減少能源的浪費(fèi),從而降低碳排放。例如,采用智能閥門和溫度傳感器,可以根據(jù)室內(nèi)外溫度實(shí)時(shí)調(diào)整供熱流量,避免不必要的熱量供應(yīng)。

1.2 提高供熱效率與質(zhì)量

(1)精準(zhǔn)供熱。智慧供熱系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對每個(gè)用戶、 每個(gè)房間的供熱需求進(jìn)行精準(zhǔn)分析。通過在用戶端安裝智能設(shè)備,如智能熱表、室內(nèi)溫度傳感器等,將數(shù)據(jù)反饋給供熱控制中心。供熱企業(yè)可以根據(jù)這些數(shù)據(jù),精確地調(diào)整供熱參數(shù),確保室內(nèi)溫度達(dá)到舒適標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí), 避免過熱造成的能源浪費(fèi)。

(2)故障預(yù)警與快速修復(fù)。智慧供熱系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)測功能,可以對供熱管道、設(shè)備等進(jìn)行2 4小時(shí)不間斷監(jiān)測。一旦發(fā)現(xiàn)故障隱患,如管道泄漏、設(shè)備異常等, 系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出預(yù)警信號。這有助于供熱企業(yè)快速響應(yīng),及時(shí)修復(fù)故障,減少供熱中斷的時(shí)間,提高供熱的可靠性和質(zhì)量。

2 智慧供熱的創(chuàng)新發(fā)展方向

2.1 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度融合

(1)設(shè)備互聯(lián)互通。利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),將供熱系統(tǒng)中的各種設(shè)備,如熱源設(shè)備(鍋爐、熱泵等)、熱網(wǎng)管道(閥門、補(bǔ)償器等)、用戶端設(shè)備(散熱器、熱表等)連接起來。這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)交換數(shù)據(jù),例如熱源設(shè)備可以根據(jù)熱網(wǎng)的負(fù)荷情況自動(dòng)調(diào)整輸出功率,熱網(wǎng)中的閥門可以根據(jù)用戶端的需求自動(dòng)調(diào)節(jié)開度。

(2)大數(shù)據(jù)采集與分析。通過物聯(lián)網(wǎng)采集的海量供熱數(shù)據(jù),包括溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù),可以進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析。供熱企業(yè)可以通過分析這些數(shù)據(jù),挖掘出供熱系統(tǒng)的運(yùn)行規(guī)律,優(yōu)化供熱調(diào)度方案。例如,根據(jù)不同時(shí)間段、不同天氣條件下的供熱需求數(shù)據(jù),制定更加科學(xué)合理的供熱計(jì)劃,提高能源利用效率。

2.2 人工智能技術(shù)的應(yīng)用

(1)智能預(yù)測與調(diào)控。人工智能算法,如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法,可以對供熱需求進(jìn)行預(yù)測。通過分析歷史供熱數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)(氣溫、濕度、風(fēng)速等)以及用戶行為數(shù)據(jù),預(yù)測未來一段時(shí)間內(nèi)的供熱需求。供熱企業(yè)可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果提前調(diào)整供熱策略,例如在寒潮來臨之前提前增加供熱功率,確保用戶室內(nèi)溫度的穩(wěn)定。

(2) 智能診斷與優(yōu)化。利用人工智能技術(shù)對供熱系統(tǒng)進(jìn)行智能診斷。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí),能夠快速定位故障原因,并提供優(yōu)化解決方案。例如,通過對供熱管道的壓力、流量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,判斷是否存在管道堵塞或者泄漏情況,并給出相應(yīng)的維修建議。

2.3 可再生能源與智慧供熱的結(jié)合

(1)太陽能供熱。在智慧供熱系統(tǒng)中融入太陽能集熱裝置。通過智能控制系統(tǒng),根據(jù)太陽輻射強(qiáng)度、天氣情況等因素,合理調(diào)節(jié)太陽能集熱裝置的運(yùn)行。例如, 在陽光充足的時(shí)候,優(yōu)先利用太陽能提供熱量,當(dāng)太陽能不足時(shí),再切換到傳統(tǒng)熱源補(bǔ)充熱量。同時(shí),智慧系統(tǒng)可以對太陽能供熱的效率進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和優(yōu)化,提高太陽能在供熱中的占比。

(2)地?zé)崮芄?/a>。地?zé)崮?/a>是一種清潔、可再生的能源。智慧供熱系統(tǒng)可以與地?zé)崮芄?/a>系統(tǒng)相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)地?zé)崮?/a>的高效利用。例如,通過智能傳感器監(jiān)測地熱能的開采溫度、流量等參數(shù),根據(jù)用戶需求進(jìn)行地熱能的合理分配。并且可以與其他熱源進(jìn)行協(xié)同控制,確保供熱的穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 用戶需求導(dǎo)向多樣化

(1)個(gè)性化供熱服務(wù)。借助智能設(shè)備和大數(shù)據(jù)分析，為用戶提供個(gè)性化的供熱服務(wù)。例如,通過在用戶室內(nèi)安裝智能溫控器,用戶可以根據(jù)自己的需求設(shè)定不同時(shí)間段的室內(nèi)溫度。同時(shí),供熱企業(yè)可以根據(jù)用戶的歷史用熱數(shù)據(jù)和行為習(xí)慣,為用戶推薦最適合的供熱方案, 如在白天家中無人時(shí)適當(dāng)降低溫度,晚上回家前提前升溫等,提高用戶的舒適度和滿意度。針對不同類型用戶 (如老年人、兒童較多的家庭,上班族家庭等)提供差異化的供熱服務(wù)。例如,對于老年人和兒童較多的家庭, 可以提供相對穩(wěn)定且較高溫度的供熱保障,而對于上班族家庭,可以提供更多的節(jié)能型供熱方案選擇。

(2)用戶參與和互動(dòng)。建立供熱企業(yè)與用戶之間的互動(dòng)平臺(tái)。例如,開發(fā)手機(jī)應(yīng)用程序,用戶可以通過該應(yīng)用實(shí)時(shí)查看自己的用熱情況、費(fèi)用明細(xì),還可以向供熱企業(yè)反饋供熱問題。供熱企業(yè)可以通過這個(gè)平臺(tái)及時(shí)回復(fù)用戶的咨詢和投訴,并且根據(jù)用戶反饋調(diào)整供熱策略。鼓勵(lì)用戶參與需求響應(yīng)。例如,在供熱高峰時(shí)段, 供熱企業(yè)可以通過經(jīng)濟(jì)激勵(lì)措施(如給予電費(fèi)補(bǔ)貼、供熱費(fèi)用折扣等),引導(dǎo)用戶適當(dāng)降低室內(nèi)溫度,緩解供熱壓力,實(shí)現(xiàn)供熱資源的優(yōu)化配置。

3 “雙碳”背景下加強(qiáng)智慧供熱創(chuàng)新發(fā)展的對策

3.1 強(qiáng)化物聯(lián)網(wǎng)與供熱系統(tǒng)的融合

(1)設(shè)備智能化升級。對供熱系統(tǒng)中的傳統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行智能化改造,例如為供熱管道的閥門安裝智能控制裝置。這些智能設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)傳輸自身的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù) (如開度、壓力等)到中央控制系統(tǒng)。通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù), 實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通,使得熱源、熱網(wǎng)和用戶端設(shè)備能夠協(xié)同工作。例如,在一個(gè)大型供熱小區(qū)中,傳統(tǒng)的手動(dòng)閥門被替換為智能電動(dòng)閥門。這些閥門可以根據(jù)中央控制系統(tǒng)的指令自動(dòng)調(diào)節(jié)開度,并且將閥門的實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋回去。當(dāng)某個(gè)區(qū)域的用戶室內(nèi)溫度過高時(shí),中央控制系統(tǒng)可以根據(jù)室內(nèi)溫度傳感器的數(shù)據(jù),發(fā)送指令給該區(qū)域的智能閥門,使其適當(dāng)減小開度,從而減少熱量供應(yīng)。

(2)建立全面的物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測體系。在供熱系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn),包括熱源廠、換熱站、管道沿線等部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器。這些傳感器可以監(jiān)測溫度、壓力、流量等多種參數(shù)。通過對這些數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和分析,實(shí)現(xiàn)對供熱系統(tǒng)的全面監(jiān)測。比如,在供熱管道的每隔一定距離安裝溫度和壓力傳感器。一旦發(fā)現(xiàn)某段管道的溫度異常降低或者壓力異常升高,可能預(yù)示著管道存在泄漏情況,系統(tǒng)能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào),以便維修人員快速定位和修復(fù)問題。

3.2 政策支持與引導(dǎo)

(1)財(cái)政補(bǔ)貼與稅收優(yōu)惠。政府可以對供熱企業(yè)在智慧供熱技術(shù)研發(fā)、設(shè)備升級改造、可再生能源利用等方面給予財(cái)政補(bǔ)貼。例如,對于采用新型智能供熱設(shè)備的企業(yè),按照設(shè)備采購金額的一定比例給予補(bǔ)貼;對于利用太陽能、地?zé)?/a>能等可再生能源進(jìn)行供熱的項(xiàng)目, 給予建設(shè)補(bǔ)貼。同時(shí),在稅收方面給予優(yōu)惠政策,如減免智慧供熱相關(guān)設(shè)備的進(jìn)口關(guān)稅、企業(yè)所得稅等。

(2) 制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。政府相關(guān)部門應(yīng)加快制定智慧供熱的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、建設(shè)規(guī)范、安全標(biāo)準(zhǔn)等。這些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范能夠確保智慧供熱系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量、運(yùn)行安全和數(shù)據(jù)安全等。例如,制定智慧供熱系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)募用軜?biāo)準(zhǔn),確保用戶數(shù)據(jù)的隱私安全;制定智能設(shè)備的接入標(biāo)準(zhǔn),保證不同廠家的設(shè)備能夠兼容和互聯(lián)互通。

3.3 建立統(tǒng)一的智慧供熱管理平臺(tái)

(1)整合數(shù)據(jù)資源。建立一個(gè)涵蓋供熱企業(yè)內(nèi)部各個(gè)部門(如生產(chǎn)部門、運(yùn)營部門、客服部門等)以及外部相關(guān)單位(如氣象部門、能源管理部門等)的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)。在這個(gè)平臺(tái)上,整合供熱系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、 用戶信息、氣象數(shù)據(jù)、能源政策等多方面的資源。例如, 供熱企業(yè)的生產(chǎn)部門可以將熱源的生產(chǎn)數(shù)據(jù)(如鍋爐的燃燒效率、熱泵的能效比等)上傳到平臺(tái),運(yùn)營部門將熱網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)(如管道的壓力、流量等)上傳,客服部門將用戶的投訴和反饋信息上傳。氣象部門提供實(shí)時(shí)的氣象數(shù)據(jù),能源管理部門提供能源政策和價(jià)格信息等。 通過數(shù)據(jù)的整合,實(shí)現(xiàn)各部門之間的信息共享和協(xié)同工作。

(2)實(shí)現(xiàn)集中管理與決策。通過智慧供熱管理平臺(tái), 供熱企業(yè)的管理層可以對整個(gè)供熱系統(tǒng)進(jìn)行集中管理和決策。平臺(tái)可以提供可視化的供熱系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)界面, 顯示各個(gè)區(qū)域的供熱情況、能源消耗情況等重要信息。 管理層可以根據(jù)這些信息,及時(shí)調(diào)整供熱策略、制定維修計(jì)劃、優(yōu)化資源分配等。比如,在供熱高峰期,管理層通過平臺(tái)看到某個(gè)區(qū)域的供熱溫度不達(dá)標(biāo),同時(shí)能源消耗過高。他們可以通過平臺(tái)深入分析該區(qū)域的供熱設(shè)備運(yùn)行情況、用戶需求特點(diǎn)等因素,然后做出決策,如調(diào)整該區(qū)域的供熱參數(shù)、安排維修人員對可能存在故障的設(shè)備進(jìn)行檢查等。

3.4 優(yōu)化人才培養(yǎng)與引進(jìn)方面

(1)教育體系對接。推動(dòng)高校和職業(yè)院校開設(shè)智慧供熱相關(guān)專業(yè)課程。例如,在能源與動(dòng)力工程專業(yè)中增加智慧供熱技術(shù)方向的課程,包括智能傳感器原理、供熱系統(tǒng)自動(dòng)化控制、大數(shù)據(jù)在供熱中的應(yīng)用等課程,為智慧供熱行業(yè)培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才。建立校企合作的人才培養(yǎng)模式, 供熱企業(yè)為院校提供實(shí)習(xí)基地和實(shí)踐項(xiàng)目,院校為企業(yè)定向培養(yǎng)符合需求的人才。例如,企業(yè)與高校簽訂合作協(xié)議, 高校學(xué)生在大學(xué)三年級開始到供熱企業(yè)實(shí)習(xí),參與企業(yè)的智慧供熱項(xiàng)目建設(shè),畢業(yè)后直接進(jìn)入企業(yè)工作。

(2)人才引進(jìn)激勵(lì)。制定優(yōu)厚的人才引進(jìn)政策, 吸引國內(nèi)外智慧供熱領(lǐng)域的高端人才。例如,對于具有豐富智慧供熱項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的專家型人才,給予高額的安家費(fèi)、科研啟動(dòng)資金和優(yōu)厚的薪酬待遇。為引進(jìn)人才提供良好的科研和工作環(huán)境,建立智慧供熱研發(fā)中心等平臺(tái), 配備先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和研發(fā)工具,讓人才能夠充分發(fā)揮其專業(yè)能力。

3.5 市場推廣與合作方面

(1)示范項(xiàng)目建設(shè)。政府和企業(yè)合作建設(shè)智慧供熱示范項(xiàng)目。例如,在城市的某個(gè)大型社區(qū)建設(shè)智慧供熱示范小區(qū),展示智能供熱設(shè)備、先進(jìn)的供熱控制技術(shù)和節(jié)能減排效果。通過示范項(xiàng)目的成功運(yùn)行,向其他地區(qū)和企業(yè)推廣智慧供熱技術(shù)。對示范項(xiàng)目進(jìn)行全方位的宣傳推廣,包括組織供熱企業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)商等相關(guān)方參觀學(xué)習(xí),舉辦智慧供熱技術(shù)研討會(huì)等活動(dòng),提高智慧供熱技術(shù)的知名度和影響力。

(2)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與合作。組建智慧供熱產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟, 整合供熱設(shè)備制造商、軟件開發(fā)商、供熱企業(yè)等各方資源。例如,供熱設(shè)備制造商可以與軟件開發(fā)商合作,共同開發(fā)一體化的智慧供熱解決方案,提高產(chǎn)品的競爭力。 加強(qiáng)國際合作與交流,引進(jìn)國外先進(jìn)的智慧供熱技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)。例如,與歐洲在智慧供熱領(lǐng)域領(lǐng)先的國家開展技術(shù)合作項(xiàng)目,學(xué)習(xí)他們在區(qū)域供熱智能化管理、可再生能源與傳統(tǒng)供熱系統(tǒng)融合等方面的經(jīng)驗(yàn)。

4 結(jié)語

在“雙碳”背景下,智慧供熱的發(fā)展成為推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和節(jié)能減排的重要途徑。智慧供熱通過集成現(xiàn)代信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)了供熱系統(tǒng)的智能化、高效化和精細(xì)化管理,有效降低了能源消耗和碳排放。在技術(shù)進(jìn)步和政策支持的雙重推動(dòng)下,智慧供熱市場正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇。智慧供熱系統(tǒng)的應(yīng)用不僅提高了供熱效率和用戶舒適度,還促進(jìn)了清潔能源的利用和可持續(xù)發(fā)展?？傊?“雙碳”背景下智慧供熱的發(fā)展具有重要意義,將為我國能源轉(zhuǎn)型和可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)。