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1、,城市热网大数据云平台解决方案,目录,2.1 热力集中监控云平台 2.2 换热站无人值守监控系统 2.3 热量表集中抄表,方案背景,随着科学技术的日新月异，尤其是物联网3G/4G移动互联网技术的飞跃，自动控制水平也得到了快速的发展和广泛的应用，国家城市建设进入十二五阶段提出了智慧城市构想和新型城镇化建设，需求用户对供热质量的要求不断提高和能源紧张的今天，提高供热质量同时节约能源势在必行。信息化和自动化的融合是智慧建设的技术框架重要思路，减少重复系统投入。城镇热网远程监控系统是通过对供热系统的温度、压力、流量、开关量等进行测量、控制及远传，实现对供热过程有效的遥测及控制。城镇热网远程集中监控系统
2、是区域供热系统中的重要组成部分，它将实时、全面了解供热系统的运行工况，监视不利工况点的压差，保证区域供热系统安全合理地运行，并可根据运行数据进行供热规划和科学调配，为热力部门提供准确、有效的重要数据。达到整个系统的节能目的；提高了供热品质及舒适度，延长了设备的使用寿命。,供热系统是一个多参量、大滞后的复杂系统，供热系统综合节能控制技术，有针对性的解决供热系统热源、管网、终端用户三个部分实际问题，提供三个主要环节的信息化管理平台，实现了热源控制一体化，管网智能化，终端用户信息化；解决了系统整体过量供热，管网存在水力失调，室温存在冷热不均的问题，达到整个系统的节能目的。,提出“集中监控 智慧热网”
3、构想,监控中心：云服务,利用互联网软件技术开发基于WEB的远程监控应用，将监控中心，调度中心，巡检维护人员，用户，设备维护供应商等相关单位角色，及上级安全，能耗监管单位都能在一个平台下共享信息，智慧调度。,依托通信运营商的网络，根据现场环境可以采用GPRS/3G、ADSL/VPN网络实现24小时在线监控，采用嵌入式数据通信终端实时采集现场数据发送到云平台。,采用PLC或者ARM嵌入式控制器实现现场换热控制系统智能化数据采集和远程控制，实现对现场设备变频器运行状态，温度，压力，流量等仪表的数据监测，另外还有换热房安全视频监控等。,数据传输：物联网,现场测控：智能化,提出“集中监控 智慧热网”构想
4、,工业余 热,远郊常 规热电 联产,燃气,大型热 源厂,基础负荷,部分供热及 调峰负荷,调峰及 备用热源,土壤源、 水源、 热泵,太阳能,电,主要热源,补充热源,城市热网监控系统构成,热力集中调度监控云平台,热力大用户集中热量抄表,调度监控云平台1)对热网换热站设备运行状况、供热状况进行整体监测。2)采集各换热站温度、压力、液位、电源电压、电源电流等现场数据等）。采集与设备远传启动停止）。4)对相关数据进行处理, 形成历史数据。5)形成数据信息化,信息共享，提供领导查询数据。换热站控制站监控1)完成对换热站内相关数据采集、实时监测。2)完成对供热设备现场的自动控制。3)可以查看的当前相关资料情
5、况。4)提供报警功能，越限时可提供多媒体报警。5)完成对以上各类数据的处理，包括曲线分析、数据报表等功能。供暖大用户集中抄表可对供暖计费热量表进行为测量，并传回调度监控中心调度中心计算预收费管理,热力换热站实时监控系统,热网集中监控云平台架构,热网集中监控云平台架构,工作门户,领导角色门户调度员角色门户工程师角色门户,多角色工作视窗重点事项问题应急响应预警,GIS可视化监控,场景监控设备监控事务调度车辆调度（扩展）三维可视化（扩展）,支持百度LBS支持商用GIS引擎支持三维GIS引擎（扩展功能）,工况监控,综合工况监控实时数据监测历史数据查询数据曲线分析运行数据告警,支持组态OPC支持灵活可配
6、置告警转派工和上报流程机制,设备管理,资产设备备品备件工具器材,资产设备与监测配置灵活可配置备品备件出入库管理工具器材领域归还管理,巡检管理,巡检计划巡检看板巡检记录（日常巡检/告警巡检/设备点检）巡检反馈巡检异常记录,PDCA工作闭环管理巡检看板可视化管理告警反馈巡检通知单流程化管理巡检反馈转维修请求,维修管理,工单受理维修看板维修派工维修记录维修领用故障类型/知识库,支持多种来源受理维修可视化管理维修派工工作流管理维修记录和领用、故障类型知识库融合协同,综合统计分析,综合查询统计报表（巡检/工单/派工/维修/领用）决策分析（巡检绩效/维修绩效/设备对比/工单执行/工单趋势）,多条件综合查询
7、多维度报表统计多模型数据分析,监测配置管理,场景设施网关/采集器配置通道模板采集状态监测传感器/仪表参数模板传感器/仪表组态配置,与组态配置同步适合多场景灵活配置满足多系统状态,移动作业管理,巡检数据采集维修派工单人员考勤定位地图应用,支持多种地图LBS信息数据推送故障问题拍照,无人值守换热站自动控制系统,无人值守换热站的自动控制系统主要完成数据采集、自动控制、参数存储、实时通讯、故障报警等功能。可独立完成本地控制，也可受控于监控中心。换热站数据采集将站内的温度、压力、流量、水箱水位、电动调节阀状态、补水泵的启停状态、循环泵电流、电压、报警等参数采集、显示并上传监控中心。换热站系统控制换热站的
8、调节系统采用PID调节控制，通过设定运行参数，控制一次网电动调节阀的开度，实现调节过程，保证用户室内温度达到规定；完成循环水泵进行自动控制，补水泵进行自动控制；水箱水位自动控制；系统停电控制；停水控制。对其故障实现实时报警和连锁启停切换控制。,提出两大产品应用方案,EIOT物联网管控平台：两化融合EIOT是利用通信运营商SP服务建立的云服务平台，在此基础上自主研发的基于WEB互联网应用的集中监测平台，满足监控中心、调度中心、巡检维护人员、用户、设备维护厂商等不同角色共同应用平台应用特点：应用灵活，支持大屏幕调度、工业平板电脑触控，普通办公电脑，PAD/手机终端等移动互联网设备在线测控终端：物联
9、网与智能化控制WL-98型供热现场测控终端：HMI+I/O+视频服务器+DTU，实现对现场恒压供水变频柜运行状态，锅炉仪表，环境数据及安全数字化监控应用特点：安装方便，适合新老站房新装和改造，维护施工方便,应用拓扑结构（两套方案）,PLC,I/O,VS,同等效果，因地适宜不同现场情况选择不同改造方式,整体解决方案应用价值,换热站监控系统解决了热网运行失调现象，实现了热网平衡运行，大大提高了供热效果。 起到了节能降耗的作用，换热站根据室外温度的变化，自动调节供水温度，从而最大程度的节约了能耗，并且提高供热的服务质量。 换热站监控中心的数据几乎与现场数据保持同步，这是以往热网运行中投入多大的人力及
10、物力都不可能实现的。 避免了偷汽、漏汽现象，由于24 小时在线运行，杜绝了用户偷汽的想法，现场计量出现故障可以在最短的时间内发现，并将故障时间记录备案。避免计量方面的损失。 通过仿真系统对热网进行水力、热力计算，热网的控制运行分析，使热网达到最优化运行，利用故障诊断、能损分析了解管网保温、阻力损失情况，设备的使用效率，使热网的管损达到最小值，以达到最经济运行，通过历史数据和实时数据的比较，分析管网,应用案例,武汉德威热力股份公司是德威能源集团旗下的控股子公司，是武汉市“冬暖夏凉工程”的项目法人建设单位；是继燃气、自来水之后的又一城市公用事业企业；也是专 业负责供热规划、设计、安装、维修和经营管
11、理的专业供热企业。担负着武昌、青山、洪山地区“冬暖夏凉”工程的光荣历史使命。公司坚持“以人为本，追求卓 越”的企业精神创新奋进，将德威热力建设成江城坚实的城市公用事业企业；热力行业的标杆企业；规模效益俱佳的现代企业！ 武汉德威热力股份有限公司是拥有专业的技术和专业人员的公司，有专门的维护维修队伍，可提供设计、施工、运营、维护一条龙服务。 全程服务从根本上杜绝了建设单位、施工单位、管理维护单位的责任不明、相互推诿现象；公司定时检修系统，免除了用户在维护维修方面的后顾之忧。 2010年12月，由我司投资建设的“冬暖夏凉”工程城市热网全线贯通，并首次实施集中供热。2011年我司首次使用“双热源”供暖
12、，确保用户度过一个温暖的冬季。,回收烟气全热，有两个难题：,如何将烟气中露点温度以下的低品位全热（20-50）取出，用来加热60以上 的热网水？烟气冷凝水呈酸性，严重腐蚀换热面。,5,针对燃气锅炉供热系统，提出直接接触式换热与吸收式热泵结合的烟气全热回收新流程。,供热效率提高10%以上,回收冷凝水11,排烟80,一次网回水,锅炉 受热面,燃气,一次网供水,锅炉,燃烧室,锅炉 受热面,燃气,一次网回水,60,一次网供水,高温烟气,燃烧室,吸收式 热泵机组,排烟20,换 热 塔,锅炉,20-50,5987.5,7655.3,10820.0,2000,4000,6000,8000,10000,120
13、00,用气量（万立方米）,天然气供暖存在的主要问题 天然气供气安全问题 消耗量大 峰谷差大 当地污染问题 燃气仍然存在Nox污染 天然气成本问题128亿80%,xxx市2016年用气结构图,33%,47%,2%,常规热电联产余热回收热电联产不同供热方式污染物排放,21.3,10.3,8.0,34.9,14.9,7.2,5.6,1.41.0,4.3,2.1,1.6,40.035.030.025.020.015.010.05.00.0,45.0,燃煤锅炉,燃气锅炉,排放 ( g/GJ ),NOx,SO2,粉尘,提高天然气的供热效率,关键,全热=显热+潜热,降低排烟温度，充分回收烟气热量。现状系统排
14、烟温度约8090度,燃气燃烧反应方程式 CH4+2O2=CO2+2H2O,1Nm3 天然气燃烧后产生1.65kg水蒸气。,降到20，可使效率提升15%-20%。,010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150排烟温度（）,92.088.084.080.0,112.0108.0104.0100.096.0,过量空气系数,天然气低位热值效率（%）,提高天然气供热效率的途径,露点温度区间,如何提高天然气的供热效率？,提升15%-20%,4,技术示范及推广应用,11,热回收项目, 降低供热成本763万元/年 余热回收量8.48万GJ/年,大龙热力
15、裕祥锅炉房烟气全热回收项目, 降低供热成本76万元/年, 余热回收量0.85万GJ/年,总后烟气全热回收项目, 降低供热成本286万元/年 余热回收量3.18万GJ/年,燕山石化星城锅炉房烟气全热回收项目, 降低供热成本280万元/年, 余热回收量3.0万GJ/年,以总后锅炉房为例，经第三方测试锅炉热效率提高值为12.26%，锅炉排烟温度达20以下,xxx永安热力有限公司南环供热厂烟气全,燃气内燃机热电联产系统，发明了高温烟气和热水驱动的全热回收新流程。输出热量提高30%以上,8,烟气 80,发电,用户供热,中冷水 换热器,烟气 换热器,高温烟气,缸套水换热 器,缸套水,燃气内燃机,常规流程,
16、新流程,发电,用户供热,中冷水 换热器,燃气内燃机,排烟20,换 热 塔,高温烟气,缸套水,热,吸 泵,收 机,式 组,xxx南站热电联供现场图,xxx西站热电联供现场图,xxx热电联供系统现场图,xxx西站系统原理图,xxx南站第三方测试结果,xxx第三方测试结果,9,技术示范及推广应用,经第三测试冬季系统综合效率均在90%以上xxx节能示范楼热电联供工程xxx南站能源系统示范工程xxx西站热电联供能源站工程xxx热电联供项目,输出热量提高40%以上,10,烟气余热占电厂原供热排烟约80,汽轮机,过量空气系数大空气,天然气,量的40%,S,汽水 换热器,蒸汽,热网回水,热网供水,排汽,余热
17、锅炉,解决了困扰燃气电厂供热能力不足（热电比小）、燃,气消耗量大的问题,针对燃气轮机热电联产供热系统，发明了源网一体化烟气乏汽协同回收新流程,汽轮机,天然气,S,蒸汽,热网供水,热网回水,大 型,换 热 塔,排烟10,板式 换热器,吸收式,热泵机组,余热 锅炉,已立项或启动的项目,xxx高安屯燃气热电厂海淀北部燃气热电厂 通州能源中心 高井燃气热电厂,11,技术示范：在未来城热电厂中应用,烟气余热回收成本：, 燃气锅炉与燃气三联供成本相似，约为35元/GJ。 燃气轮机热电联产供热系统余热回收成本约为42元/GJ。xxx市全部应用天然气烟气全回收后，在增加零排放的基础上： 燃气锅炉增加2895M
18、W，相应供热面积5790万 联合循环（按排烟温度10算）增加3000MW，考虑联合循环的燃气锅炉调峰40%，则电厂可以新增1亿供热面积 每年节约天然气16.1亿Nm,规划实施“外热入京”工程，逐步长距离将河北、内蒙等地电厂余热大量进入xxx， 满足xxx供热需求和热源替代13,其他清洁方式供热,燕山石化以低品位工业余热为主，其中循环水余热总量为1465MW，考虑部分可回收利用可增加供热面积2000万。,上述利用本地余热挖潜，可以在零污染排放的情况下，净增加供热面积1.78亿，基本满足近五年xxx供热增长需求,近期,远期,第四供水车间第四循环水厂,燕山石化循环水余热供暖流程简图, 热电协同技术与
19、xxx地区城市清洁供热, 2030年可再生能源装机容量比例超过50%，非化石能源发电量力争超50% 风电出力与电网负荷表现出较强的反调峰特性 新能源发电出力波动性大，而我国调节能力好的水电站、抽水蓄能电站、燃 气电站等灵活调节电源比重低，系统调节主要依靠煤电机组，要加大实施煤 电机组灵活性改造,火力发电的定位是为可再生能源调峰,2030发电装机比例,某省某典型日风电出力和负荷曲线,2030发电量结构,热电联产占比逐步增长, 热电联产电厂终将成为火力发电厂的主力军 随着发电厂改为供热机组比例的增加，热电联产占火力发电的比例越来越大东北三省比例高达70%除了内蒙，新疆等地，其他供暖地区比例也超过5
20、0% 长距离输送使更大比例的火力发电厂成为热电厂 既然热电联产的另一产出是电力，发展城市集中供热就要兼顾电力,0,642,8,1210,装机,（亿kW）,火电热电,35%30%25%20%比例15%10%5%0%2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016,全国热电在火电装机中的比重,弃风、弃光问题突出, 风电、太阳能发电多数集中于北方供热地区 三北风电装机容量最多，占全国的比例高达 77.6%， 三北服务于供暖的热电联产机组装机容量占火电机 组50%以上，占全国热电联产机组的90%以上,风能资源分布,热电联产分布,20
21、15弃风地区分布,2015弃光地区分布,热电机组以热定电加大风电消纳的矛盾, 新能源和热电联产机组均主要集中在“三北”地区，2016年全国平均弃风 率17.1%，总弃风电量497亿kWh，“三北”地区弃风电量占全国弃风电量 的98.7% 东北地区90%以上的弃风电量发生在供暖期，负荷低谷弃风电量又占总弃风 的80%。 传统热电厂难以参与电力调峰-以热定电，电网要求增加调峰能力，确保风 电、光伏等非化石能源充分消纳 如何解决热电联产的热电产出之间的矛盾，是未来集中供热突出问题,常规热电解耦方案, 可能的解决方案 锅炉旁通主蒸汽满足供热+蓄热罐，实现热电解耦投资小，简单问题：供热效率低，调峰幅度小
22、（80%-30%?下限受汽轮机最小工况影响）,高峰期,高温热 蓄存箱,热网循环水,主蒸汽旁通,加热器,减温减压器,锅炉,凝汽器,抽汽,乏汽,低谷期,常规热电解耦方案, 可能的解决方案 加装蓄热式电锅炉相当于旁通主蒸汽，供热效率低,低谷期,高温蓄 热式电 锅炉,热网循环水,加热器,锅炉,凝汽器,抽汽,乏汽,G,高峰期, 高效的热电协同, 电力高峰可以视为纯发电电厂，基本不影响发电 电力低谷期发挥最大供热能力，并额外消耗发电量为电力高峰期制造供热量（热泵）还可以储存更高温度的热量（150以上），相当于储存电，以备电力高峰期制热（热泵，全天使用，提高设备利用率）,热电协同高峰期,22,低温热 蓄存箱
23、,电力高峰期工况,高温热蓄存箱,储存乏汽余热热网循环水高温罐释放热,锅炉,乏汽,热电协同低谷期,低温热 蓄存箱,电力低谷期工况,高温热 蓄存箱,热网循环水,加热器,锅炉,凝汽器,抽汽,乏汽,电热泵,热电协同灵活性调峰,24,电厂乏汽余热,低温热蓄存箱,高温热蓄 存箱,热网供热,电力高峰期工况,电力低谷期工况,低温热蓄存 箱,高温热蓄 存箱,电厂余热及抽汽,热网供热,热泵提升, 相对于现有的电动热泵供热，具有显著经济优势, 热泵低温端（蒸发器）回收热量温度高，热泵COP高 现成的热网提供热量输送，热量输送成本低 投资大幅降低 相对于传统热电厂+电锅炉，电力调峰部分的供热效率提高,热电协同增加热电
24、厂发电调节范围,高峰期不抽汽，机组纯凝发电，发电功率285MW,低谷期，电热泵消耗过剩电力，系统发电功率114MW,一台300MW机组的热电协同供热系统流程：,发电调节范围 38%95%,热电协同的优势, 相比余热回收+电锅炉系统 低谷期热电协同方式消耗并储存的电量可在高峰期释放，蓄能效率70%,电锅炉方式日发电功率变化,热电协同方式日发电功率变化,热电协同的优势, 热电协同高峰期比电锅炉方式增加发电功率如下图阴影部分,热电协同高峰期增加发电 电锅炉低谷期耗电,热电协同对比电锅炉方式的优势, 热电协同方式低谷期消耗1kW电功率高峰期增加0.7kW发电功率需要制冷容量4kW的电热泵需要容积1m的
25、蓄热罐总投资2800元,高峰期增加发电0.7kW,低谷期耗电功率 1kW,蓄热罐1m,电动热泵 4kW,纯凝火电0.7kW,蓄热电锅炉 1kW,800元,2000元,3500元,500元,电锅炉方式要达到热电协同方 式相同的发电调节范围,高峰期需要0.7kW纯凝火电低谷期需要1kW电锅炉需要投资4000元,热电协同的优势, 热电协同方式比电锅炉方式每日增加发电量5.6kWh，供热量减少20.16MJ 两种方式低谷期同样消纳1kW低谷电时，热电协同比电锅炉方式每日节约0.9公斤标煤，且增加收益2.0元,每日增加发电量 5.6kWh,每日增加供热量 20.16MJ,增加 发电 收益 2.4元,减少
26、 发电 煤耗 1.65kgce,增加 供热 收益 0.4元,减少 供热 煤耗 0.75kgce,热电协同方式,电锅炉方式, 节能效益：日节煤0.9kgce 经济效益：日增加收益2.0元,xxxxxx冬奥会申办成功冬奥蓝 设立xxx可再生能源示范区，在xxx建立国际领先的“低碳奥运专区”,沿xxx-xxx-延庆一线，分3个区域布 局竞赛场馆和非竞赛场馆,xxx电厂热电协同供热方案,xxx可再生能源示范区规划（2015-2030） 实施规模化开发、大容量储能应用、 智能化输电通道建设和多元化应用示范四大工程,xxx电厂热电协同供热方案,大规模风电并网给电网带来压力 截至2016年底，xxx共有风电装机805万千瓦，区内电网最大负荷仅为185万千瓦，弃风严重 xxx内部火电机组装机容量有较大比例的热电联产，冬季缺少灵活调峰电源，未来随着可再生能源开发力度的进一步加大，其消纳问题将更加突出。,xxx电厂热电协同供热方案简介,规划热源供热能力,注：热指标53W/m2 冬季热电联产与风电弃风的矛盾如何解决？,谢谢,
