供热系统节能改造方案可行性报告

一、  简述

XX自治县位于河北省东北部燕山山脉东段，地处东经118°33′31″～119°36′30″，北纬40°04′40″～40°36′52″之间。县域东界至龙王庙乡与辽宁省建昌县、绥中县交界；南界至明长城北侧；西界至凉水河、八道河乡与迁西县交界；北界至大石岭乡与辽宁省凌源市交界。地处京、津、唐、秦经济圈和环渤海经济圈，县域国土面积3510平方公里。

XX自治县属暖温带亚湿润气候区，四季分明，日照充足，昼夜温差大，平均气温8.9℃，平均降水量715毫米，年无霜期162天。

XX自治县主要产业以农业和矿业为主，产业结构比较单一，且矿业主要以铁矿、金矿为主，无煤炭资源，青龙满族自治县周边无火力发电厂或其它大型工厂。

目前XX自治县县城总供热面积约400万平方米，供热热源分为东西两个热源厂，热源主要形式采用燃煤供热。东热源厂有锅炉100吨1台，西热源厂有锅炉65吨3台。县城供热站数量44个。

二、  目前供热存在的问题

1、     供热系统联动慢，二网平衡调控难，水、热、电消耗高，供热成本大；

县城平均供热量约为0.40-0.44GJ/m²，供热天数为151天，得出供热功率为32W/m²以上，供热功率都明显高于承德地区（参考承德地区供热能耗标准）的节能型建筑供热功率21.1 W/m²，所以造成能源消耗高，成本大。

2、     二网基本就是开放式供热，能耗高、效果差；

县城集中供热主要以换热站调节为主，二次网基本没有调节，在整个供暖周期内，技术工人仅对小部分管道阀（以闸阀或球阀为主）进行调整，不仅调整精度低，难以平衡，造成了二次网的用热分配近端热、远端冷的结果。而且费时费力，人力成本大。

3、     热量分配不均，能耗大，用户满意度降低、投诉率高，供热企业两面不讨好；

因县供热管网条件、地理条件及气候条件等多方面因素，造成供热质量的差异化（根据2021年我公司实地考察，有部分居民室内温度可达27℃，部分居民温度仅18℃），造成热力分配不均，能耗大，用户还不满意。

4、     供热企业运维成本高，经济效益不显著。

由于供热系统从锅炉到换热站到用户，环节多，但全系统各部分均独立运行，无智能调节联动，很多需要人工根据经验调节，造成运维成本高，效果还不理想。

5、     为确保环保排放达标，脱硫、脱硝、除尘成本高，影响收益。

根据供热行业环保要求，为确保排放达标，均采取脱硫、脱硝、降尘工艺和设备来控制排放量，这部分成本大约在5-6元/GJ,按照供热面积400万计算，脱硫、脱硝、降尘的运维成本约2000多万元。

6、     降耗、减排指标严，节能降耗办法少。

国家对能源消耗和碳排放的管控指标不断提高，对能耗企业节能降耗的创新办法和效果是重点考核工作任务之一。

三、  供热系统节能改造方案

我公司根据供热行业存在的痛点问题出发，采用公司研发的城市智慧供热管理平台及无源自发电调节开关等智能设备，解决供热节能、减排、降耗、创收的问题。

城市智慧供热管理平台是集热源（锅炉）自控、换热站控制、单元级二网供热平衡、用户数据监测四大功能模块，将各模块数据联动互通，通过对监控数据运算，自动调控无源智能平衡阀将二次热网调控平衡，分析确定当前实时的供热功率以及用热量，同时根据室外温度，对照历史数据计算分析，确定当前时刻的应该输出的供热功率作为目标值，进行PID调节。实时动态自动调控，合理配置热源、一二网输出流量、压力等指标，从而明显降低热能供给和无功消耗，实现节省能源、降低排放的目标。

1. 热源（锅炉）控制

燃烧系统自动调节首先是维持锅炉出口热水温度保持稳定，克服自身燃料方面的扰动，保证负荷与出力的协调；其次使燃料量与空气量相协调（风煤比），保证燃烧的经济性；另外使引风量与送风量相适应，维持炉膛压在一定范围内。可在使用原系统产品的基础上，根据实际情况增加特殊的传感器及测量仪表。

可以通过平台的UI界面直接设置炉排、风机、水泵等运行参数，PLC系统通过上位机系统设置的参数以PID自动调整运行引风、循环泵、补水泵等工作频率。

l  运行参数监控：电能和热能监测、鼓风机监控、引风机监控、炉排监控、一次网泵（或者电动阀）监控、循环泵监控、补水泵监控、水箱监控、一次网供回水压力温度监测。

l  运行控制：鼓风机变频控制、引风机变频控制、炉排电机变频控制、循环泵恒压变频控制、自动补水控制、自动泄压控制、设备报警。

l  通讯方式：4G无线物联网通讯，通讯响应速度<1s

2. 换热站控制

    各换热机组下各分支路所带的供热面积、用热情况、地理位置等不同，以及室外气温的变化，各支路的回水温度也应当不同。同时二次网供水温度随管道保温、管路距离等因素，其供水温度呈递减状态，而回水压力呈递增状态。通过调节二次网供回水温度以调节单位面积的供热功率。

l  运行参数监控：电耗计量、一次网泵（或者电动阀）监控、循环泵监控、补水泵监控、水箱监控、一次网侧热量监测、二次网侧流量监测、补水流量监测、一次网侧供回水压力温度监测、二次网侧供回水压力温度监测、站内浸水报警。

l  运行控制：循环泵恒压变频控制、二次网供水温度自动调节、自动补水控制、自动泄压控制、设备报警。

l  通讯方式：4G无线物联网通讯，通讯响应速度<1s

3. 单元级二网平衡

  对供热区域内每栋楼均实现单独控制，在每个单元管网支路管线安装凡尔科技发明产品——无源自发电平衡开关（不需要单独供电），将供、回水管网的压力、温度数据，通过NBIOT网络上传至云平台；可根据调节阀门开度调节供回水温度。

l  布点原则：每栋楼主入口处均安装无源智慧调节阀。

l  数据采集：供水压力、供水温度、回水压力、回水温度、阀门开度等信息。

l  调节方式：自动调节及手动调节，自动控制时阀门可根据平台端发出的控制目标指令自动调节阀门开度。

l  控制原则：每个阀门均可单独设置加权系数调整，对特殊用户可实现补偿。

l  数据密度：不小于30次/小时。

l  通讯方式：物联网NB无线通讯。

l  二网平衡标准：各楼栋单元回水温差±1℃。

l  阀芯调节精度：0.1%

4. 用户数据监测

  对供热区域内热用户室温采集，为供热调控提供参考依据。

l  布点原则：

1、学校每栋楼至少有两个采集点；

2、公建单位至少有一个采集点；

3、家庭用户每个小栋楼至少有三至六个采集点。

l  数据密度：不小于2次/小时。

l  采集方式：安装室内可替换开关或插座的室温采集装置。

l  通讯方式：NB无线通讯。

5. 智慧供热平台

1)  智慧供热平台采用华为云平台，在控制室设置一台至两台电脑作为操作员显示终端。

2)  智慧供热平台根据无源智慧调节阀反馈的数据信息，自动计算出合理的供回水温度作为目标值下发至各栋楼入口调节阀，调节阀依据平台端的参数自动调节阀门比例，使各点的供回水温度调节一致。

3)  平台依据采集室温及室外温度自动调节热力站系统的供回水温度（单位面积供热功率），自动调节供热的流量及温度（即变频器频率），使其供热量略大于设定量（不超过5%）。

四、  智慧供热系统的应用效果

1、省热：智慧供热管理系统通过全面监管，实时调控，实现全域二网平衡（回水温度差≤±1.5℃），从而合理配置能源，提升热能供热效率，显著降低能耗。根据实际案例应用可知，节省热能输出8%—20%。预估XX县每个供热期节省热能输出10%计算：每年可节省供热燃煤约9995多吨；

另外、自动调节系统，可根据工建单位（如：学校、企业、机关事业单位）晚上办公区空置的特点，设定调节时间，自动降低晚上的供热量，在第二天上班前1个小时自动调高供热量，所以动态调控既满足了用户需求，节能效果明显。

2、省水、电：通过二网平衡系统解决远近用户供水压力、流量、热效果不均衡的问题，既提高了一次循环泵、换热站循环泵的工作效率，明显降低了水泵的电耗，又明显提高管网用水效率，降低水的损耗。

3、省人力：全系统实现智能监管、自动调节、无人值守，全面代替人力巡查，人力调节，节省了大量的人力工作。同时，系统还会对换热站的电能，热能，以及水的用量（补水泵）的峰谷平进行精确的分段计量，形成报表，记录整个系统的运行，进行精确的能量统计，降低人工强度。

5、省钱：该系统不仅能节省供热热量169702GJ，而且能减少脱硫、脱硝、降尘措施成本 约1000多万元，为企业省钱创收。

6、减排放：在节省XX县供热燃煤的同时，每年还能显著减少排放：

减少CO2约1.8705万吨；

减少SO2约60.687吨；

减少NOX约52.834吨。

7、降投诉：该系统动态调节热能分配，平衡供热，让过去供热不足的住户室温提高了，百姓满意了，投诉就降低了。

这些都能为青龙县完成节能减排指标任务作出突出贡献，而且也减少了煤、灰、渣等料处理、运输的费用，以及减少了交通压力和二次污染等问题。

五、  节能效益分析

凡尔公司于2021-2022年供热季对宏达热力公司SCADA系统平台上的用热量数据分别于供热的前期、中期、后期累计14次记录。

通过历史数据得出县的基本供热指标：

供热周期以150天计算

单位供热量：0.421（GJ/m²）

平均供热功率：32.519(W/m²)

历史记录表：

当地数据对比

通过历史数据记录，得出单位耗热量如下：

2021年教委站完成智慧供热二网平衡改造，其它三个站为参考，教委站单位耗热量及供热功率均低于其它三个站，说明智慧供热二网平衡和节能效果明显。

在2022年2月份前教委站供热节能量比超过10%，2月底因配合冬奥，老百姓放水严重的原因造成教委站能耗上升，3月底之前供热节能量比8.7%。

供热指标分析

根据《民用建筑节能设计标准JGJ26-95》、《严寒和寒冷地区居住建筑节能设计标准JGJ 26-2018》等标准文件规定秦皇岛市耗热量指标20.8W/m2，考虑到青龙县地理位置应参考承德市耗热量指标21.0W/m2。

以目前XX县记录数据为30.466(W/m²)，高于国家标准30%。平均耗热量0.421（GJ/m²），平均供热功率32.519(W/m²) 考虑建筑物结构、当地情况等多方面原因，耗热功率也属于偏高。

全系统均实现智慧供热改造的情况下预计节能量可达10%，即平均耗热量0.382（GJ/m²），平均供热功率29.462(W/m²)

智慧供热改造可节省能源和节约供热成本费用如下：

六、  改造项目投资预算：

根据XX自治县的建筑形式及总供热面积400万平方米计算，该项目改造资金投入预算约含：智慧供热软件平台、锅炉控制系统改造、换热站控制系统改造、二网平衡改造、用户室温信息采集改造及其他辅助费用。具体预算如下：

七、  商务合作模式

投资建设方式——合同能源管理协议方式

该项目的投资建设采用合同能源管理协议方式，由我公司与青龙满族自治县签订合同能源管理协议，该项目节能改造的所有资金由京东方负责，并负责该项目的建设和运维，该项目协议期为5年，以节省的热量部分折算成节省费用，我公司分享80%，青龙热力公司分享20%的节能成果。

我们所做的一切都是遵照以推动高质量高速度发展为主线，以改革创新为根本动力，以满足人民日益增长的美好生活需要为根本目标，以智能、新能源、节能降耗的全套优化方案为建设绿色、生态、美丽做贡献。