長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)供熱集團(tuán)有限公司熱電環(huán)網(wǎng)監(jiān)控與供暖調(diào)峰節(jié)能改造項(xiàng)目

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一、案例名稱

長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)供熱集團(tuán)有限公司熱電環(huán)網(wǎng)監(jiān)控與供暖調(diào)峰節(jié)能改造項(xiàng)目

二、案例業(yè)主

長春經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)供熱集團(tuán)有限公司成立于2012年5月。公司占網(wǎng)面積1315萬m，供熱面積1058萬m2，熱用戶83000余戶（其中企事業(yè)單位414戶）。供熱區(qū)域?yàn)槟掀鹦l(wèi)星路，北至吉林大路，東起洋浦大街，西至伊通河興隆山鎮(zhèn)西部。供熱規(guī)模在長春市范圍內(nèi)排名第四位。

公司現(xiàn)有熱水鍋爐40噸9臺(tái)，80噸3臺(tái)；蒸汽鍋爐35噸11臺(tái)，10噸2臺(tái)。有直管換熱站86座，自管站75座。公司下設(shè)11個(gè)職能處室，7個(gè)基層供熱公司，1個(gè)子公司（鴻泉管道安裝），公司職工人數(shù)570人。

三、項(xiàng)目案例介紹

1.改造范圍及改造內(nèi)容

（1）改造范圍。

熱電、昆山熱源站集中節(jié)能調(diào)控平臺(tái)及一次、二次網(wǎng)熱力控制系統(tǒng)（含切網(wǎng)控制）改造以及下帶換熱站的節(jié)能自控設(shè)備改造。

（2）改造內(nèi)容。

①熱源站節(jié)能監(jiān)管系統(tǒng)改造內(nèi)容。

對(duì)鍋爐加裝遠(yuǎn)傳溫度、壓力等傳感器；對(duì)鍋爐運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，將鍋爐運(yùn)行數(shù)據(jù)采集至集中節(jié)能控制平臺(tái)。

②換熱站節(jié)能系統(tǒng)改造內(nèi)容。

一次管網(wǎng)增加氣候補(bǔ)償設(shè)備，根據(jù)室外溫度，自動(dòng)/手動(dòng)控制一次網(wǎng)流量；換熱站增加可編程控制器，采集溫度、壓力、流量、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、水箱液位等參數(shù)狀態(tài)；換熱站增加遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備，360度全視角監(jiān)控，包括夜視、巡航等功能；采用專用的光纖傳輸（或租用運(yùn)營商設(shè)備），將運(yùn)行數(shù)據(jù)和監(jiān)控畫面?zhèn)鬏斨林醒肟刂剖遥ＷC監(jiān)控畫面和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步；中控室增加專用的電腦，實(shí)現(xiàn)對(duì)各換熱站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和畫面的監(jiān)控，并對(duì)設(shè)備控制，記錄一年的運(yùn)行數(shù)據(jù)和監(jiān)控記錄，并自動(dòng)分析計(jì)算數(shù)據(jù)生成報(bào)表，并儲(chǔ)存往年運(yùn)行記錄；在換熱站的一次二次網(wǎng)出入口增加關(guān)斷迅速靈活使用壽命長的電動(dòng)調(diào)控閥門。

2.技術(shù)原理

集中供熱是現(xiàn)在我國最基本的供熱方式，隨著室外氣溫變化，集中供熱中的季節(jié)性熱負(fù)荷是變化的。以采暖熱負(fù)荷為例，其設(shè)計(jì)熱負(fù)荷只是在室外氣溫低于采暖室外計(jì)算溫度時(shí)才出現(xiàn)，時(shí)間很短。根據(jù)《采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ19-87）》規(guī)定：“供暖室外計(jì)算溫度值，應(yīng)采歷年平均不保證5天的日平均溫日”。在整個(gè)采暖期內(nèi)，最大熱負(fù)荷的持續(xù)時(shí)間應(yīng)在120h內(nèi)。考慮到設(shè)備、管網(wǎng)方面的初投資和煤、水、電、人工等運(yùn)行費(fèi)用的因素，在室外溫度低于某一設(shè)定溫度時(shí)，可能出現(xiàn)供熱能力不滿足采暖熱負(fù)荷要求的情況。對(duì)于熱電聯(lián)產(chǎn)集中供熱，在電廠機(jī)組固定的情況下計(jì)算可用于供熱的熱量時(shí)，如果以設(shè)計(jì)狀態(tài)下的最大熱負(fù)荷計(jì)算，則在整個(gè)采暖期大部分時(shí)間內(nèi)機(jī)組的實(shí)際供熱量小于其額定供熱量，機(jī)組的最大熱負(fù)荷年利用小時(shí)數(shù)因此下降，從而使供熱機(jī)組在凝汽工況下發(fā)電量增加，其結(jié)果將造成燃料消耗的增加和電廠經(jīng)濟(jì)效益的下降。該項(xiàng)目中的設(shè)計(jì)就是考慮在電廠機(jī)組運(yùn)行最佳狀態(tài)的情況下對(duì)熱力公司進(jìn)行熱能輸送，其輸送出的熱量值是最適合的發(fā)電運(yùn)行需要消耗掉的熱量。

熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)是多熱源供熱系統(tǒng)，多熱源供熱系統(tǒng)是在同一個(gè)供熱管網(wǎng)中的不同位置上，同時(shí)存在多個(gè)熱源。其中最大的一個(gè)熱源稱為主熱源，另外幾個(gè)小的熱源稱為調(diào)峰熱源，也叫峰荷熱源，它一般為大、中、小型的區(qū)域供熱鍋爐房。各熱源可分布在管網(wǎng)的任何位置，但較理想的方式是熱源均在管網(wǎng)的遠(yuǎn)端。在項(xiàng)目中，長春市第二熱電廠的供熱即為主熱源，昆山區(qū)域鍋爐熱源即為峰荷熱源。

綜上所述，不應(yīng)按最大熱負(fù)荷去選擇供熱機(jī)組，而是把最大熱負(fù)荷乘以一個(gè)小于1的系數(shù)作為選擇機(jī)組的依據(jù)，從而使供熱機(jī)組的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)增加。對(duì)于室外溫度較低時(shí)熱負(fù)荷不足部分，則采用其它方式補(bǔ)充高峰負(fù)荷。這種方式就是所謂的調(diào)峰。

因此在建設(shè)“熱電一昆山”環(huán)網(wǎng)熱電聯(lián)產(chǎn)項(xiàng)目中，熱源的能量供應(yīng)系統(tǒng)時(shí)，為使系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最佳狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)電廠機(jī)組的容量和型式計(jì)算熱負(fù)荷的大小及特性合理地進(jìn)行并網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)使用昆山熱源的鍋爐房作為調(diào)峰鍋爐房進(jìn)行運(yùn)行。

調(diào)峰熱源可設(shè)置在熱電廠內(nèi)，也可在熱電廠外建立鍋爐房。調(diào)峰熱源的連接運(yùn)行方式應(yīng)依據(jù)調(diào)峰熱源位置、主熱源的熱媒參數(shù)以及系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方式等因素確定。常見的連接運(yùn)行方式有串聯(lián)運(yùn)行、并聯(lián)運(yùn)行和切斷運(yùn)行。

其中切斷運(yùn)行的控制方式，即熱負(fù)荷高峰期，把調(diào)峰熱源連同其供熱范圍內(nèi)的用戶一起與主干線切斷而自成體系。從而減少了基本熱源的熱負(fù)荷，這種運(yùn)行方式是鍋爐房作為調(diào)峰熱源時(shí)經(jīng)常采用的方式。其調(diào)峰方式的供熱原理圖見圖1。

圖1供熱原理

“熱電一昆山”項(xiàng)目中調(diào)峰熱源設(shè)在熱電廠外且離主熱源較遠(yuǎn)，并且經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)與熱電公司是買熱關(guān)系運(yùn)行，所以調(diào)峰鍋爐房獨(dú)立以熱源形式運(yùn)行，則采用切斷運(yùn)行的連接方式更加合理，即調(diào)峰熱源只單獨(dú)對(duì)某一部分換熱站供熱。平峰時(shí)，全部用戶熱量均由主熱源提供；高峰期，則把全部用戶中的某一部分與主熱源切斷，由調(diào)峰熱源單獨(dú)對(duì)其供熱。

為實(shí)現(xiàn)真正意義上的換熱站無人值守，建立監(jiān)控系統(tǒng)，一方面，采集溫度、壓力、流量、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、水箱液位等參數(shù)狀態(tài)；另一方面實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控站內(nèi)的實(shí)際情況，通過通訊傳輸，將采集的視頻信號(hào)和運(yùn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒肟刂剖遥诳刂剖覂?nèi)記錄各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并自動(dòng)分析計(jì)算行程報(bào)表。同時(shí)在中央控制室能夠控制氣候補(bǔ)償設(shè)備，循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的啟停和運(yùn)行參數(shù)，控制方式可以選擇手動(dòng)控制也可以選擇自動(dòng)控制。

圖2系統(tǒng)流程圖

站內(nèi)改造內(nèi)容以及獨(dú)立控制功能：

（1）站內(nèi)自控與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

①采集換熱站內(nèi)一次、二次網(wǎng)溫度、壓力、流量、熱量、電動(dòng)閥閥位、循環(huán)泵、補(bǔ)水泵頻率信號(hào)。

②實(shí)現(xiàn)本地和遠(yuǎn)程循環(huán)泵、補(bǔ)水泵、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥等設(shè)備的自動(dòng)、手動(dòng)控制。

③一次網(wǎng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的控制。

自動(dòng)：氣候補(bǔ)償控制，根據(jù)室外溫度，自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的閥位，控制二次供水溫度；

手動(dòng)：手動(dòng)開啟或關(guān)閉閥門，并可手動(dòng)給定閥位。

④循環(huán)泵的控制。

自動(dòng)：恒壓差變頻控制，隨著外網(wǎng)的壓差變化，自動(dòng)調(diào)節(jié)循環(huán)泵變頻頻率；

手動(dòng)：手動(dòng)啟動(dòng)或停止循環(huán)泵，并可按手動(dòng)給定的某一頻率運(yùn)行。

⑤補(bǔ)水泵的控制。

自動(dòng)：根據(jù)二次回水壓力，變頻自動(dòng)定壓補(bǔ)水；

手動(dòng)：手動(dòng)啟動(dòng)或停止循環(huán)泵，并可按手動(dòng)給定的某一頻率運(yùn)行。

⑥系統(tǒng)超壓自動(dòng)泄水，手動(dòng)泄水控制。

⑦補(bǔ)水泵的保護(hù)。

當(dāng)水箱液位低于設(shè)定值后，系統(tǒng)報(bào)警，低于臨界值后，補(bǔ)水泵停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)水泵的保護(hù)。

⑧循環(huán)泵的保護(hù)。

當(dāng)二次壓力低于設(shè)定值后，系統(tǒng)報(bào)警，低于臨界值后，循環(huán)泵自動(dòng)停止運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)循環(huán)泵的保護(hù)。

⑨自啟功能。

系統(tǒng)斷電恢復(fù)后，自動(dòng)根據(jù)設(shè)定的參數(shù)運(yùn)行；低液位低壓保護(hù)啟動(dòng)設(shè)備停止運(yùn)行后，液位和壓力參數(shù)達(dá)到設(shè)定值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)。

⑩設(shè)備故障報(bào)警、超壓超溫報(bào)警，實(shí)時(shí)報(bào)警，同時(shí)自動(dòng)記錄報(bào)警記錄直至手動(dòng)消除。

①在換熱站內(nèi)配備的觸摸屏上顯示站內(nèi)數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備。

②在鍋爐房中控室電腦上遠(yuǎn)程監(jiān)控，可查看數(shù)據(jù)，并可遠(yuǎn)程控制所有的設(shè)備，根據(jù)需要設(shè)置了查看和控制的權(quán)限，輸入密碼方可控制設(shè)備的運(yùn)行狀況。

③可記錄采集的一次、二次溫度、壓力、流量、熱量、電動(dòng)閥閥位、循環(huán)泵頻率的數(shù)據(jù)，根據(jù)要求的記錄周期自動(dòng)記錄。

（2）遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控。

①云臺(tái)與電動(dòng)鏡頭的控制，可進(jìn)行預(yù)置位、巡航、軌跡的設(shè)置與調(diào)用，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)或手動(dòng)360度全視角監(jiān)控。

②具有夜視功能，在夜間也能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控。

③具有報(bào)警輸入、移動(dòng)偵測(cè)報(bào)警、遮擋報(bào)警、報(bào)警聯(lián)動(dòng)輸出等報(bào)警功能。

④自動(dòng)存儲(chǔ)視頻記錄，采用PS標(biāo)準(zhǔn)封裝的碼流存儲(chǔ)格式。支持定時(shí)和事件兩組視頻編碼參數(shù)。支持按事件查詢錄像文件。支持冗余錄像。

⑤視頻記錄設(shè)置為24小時(shí)不間斷存儲(chǔ)視頻記錄時(shí)，硬盤可存儲(chǔ)6個(gè)站1個(gè)月的記錄，設(shè)置為移動(dòng)偵測(cè)記錄

即有人進(jìn)入或有物體移動(dòng)時(shí)存儲(chǔ)視頻記錄時(shí)，可大大提高硬盤存儲(chǔ)記錄的時(shí)間，一般可存儲(chǔ)一個(gè)采暖季的記錄。

（3）數(shù)據(jù)傳輸。

①采用專用的光纖傳輸，保證監(jiān)控畫面和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)同步。

②采用電信、移動(dòng)、網(wǎng)通等運(yùn)營商提供光纖傳輸，選擇合適帶寬的包月的光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸換熱站的數(shù)據(jù)和圖像，由運(yùn)營商提供設(shè)備和服務(wù)。

（4）換熱站熱能控制。

熱源部分調(diào)控的最基本的原則就是使熱量的消耗與不斷變化的負(fù)荷達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，即產(chǎn)熱量與需熱量相匹配。所以在熱量的控制中就應(yīng)該找出導(dǎo)致負(fù)荷變化的主要參數(shù)并加以監(jiān)測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果來控制熱量的使用。

站內(nèi)的控制采取了兩種控制技術(shù)，分別控制水的循環(huán)量，達(dá)到需熱量和產(chǎn)熱量的最佳匹配。

采用氣候補(bǔ)償控制與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥結(jié)合控制一次水循環(huán)量，從而控制熱量的產(chǎn)生：

對(duì)于供熱系統(tǒng)來講影響負(fù)荷的主要參數(shù)主要是室外氣溫的變化，室外氣溫的變化必然導(dǎo)致系統(tǒng)的整體負(fù)荷的變化，有必要就此調(diào)節(jié)系統(tǒng)的供熱量。所以，熱源的調(diào)節(jié)中應(yīng)以室外作為基本參數(shù)調(diào)節(jié)產(chǎn)熱量，同時(shí)可通過典型房間的室溫或回水溫度等作為參考值進(jìn)行修訂。這就是采用的氣候補(bǔ)償原理，根據(jù)系統(tǒng)的特性設(shè)計(jì)出一條室外溫度與供水溫度關(guān)系曲線，隨室外溫度的變化自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，這樣系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)換熱站一次側(cè)的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度等，達(dá)到根據(jù)室外氣溫自動(dòng)（平臺(tái)管控）調(diào)節(jié)一次水循環(huán)量從而控制熱量的消耗（這一功能可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，并且可以通過集中監(jiān)控平臺(tái)控制）。

四、項(xiàng)目年節(jié)能量及節(jié)能效益

項(xiàng)目由兩個(gè)熱源廠組成，為40個(gè)換熱站供熱，其所帶供熱負(fù)荷總面積為2549217m，2013年采暖季170天，熱電線路與熱水鍋爐線路總消耗熱量1114738GJ。通過項(xiàng)目改造，預(yù)計(jì)效益分享期內(nèi)，項(xiàng)目每采暖季節(jié)能8349噸標(biāo)煤，實(shí)現(xiàn)年節(jié)能效益459.19萬元。

五、商業(yè)模式

該項(xiàng)目采用節(jié)能效益分享型合同能源管理模式運(yùn)作。節(jié)能服務(wù)公司提供調(diào)研診斷、可行性研究報(bào)告、節(jié)能設(shè)計(jì)、項(xiàng)目融資、項(xiàng)目實(shí)施、節(jié)能效果保證、售后服務(wù)等。合同期為3年。

六、融資渠道

該項(xiàng)目投資額約為680萬元，由節(jié)能服務(wù)公司投資。