可测、可知、可控、可行——运用viHeating制定供热运行调度方案

对于供热企业来说，供暖季供热系统的稳定运行离不开非供暖季的大量准备工作及运行方案的制定。复盘上一采暖季的工作，供热人，你是否有

对于供热企业来说，供暖季供热系统的稳定运行离不开非供暖季的大量准备工作及运行方案的制定。

复盘上一采暖季的工作，供热人，你是否有很多问号？？？

• 管网输配瓶颈，或城市新增供热面积，如何对管网路由、结构进行改扩建规划；
  
• 管网结构变化，全网最不利末端会发生什么变化，管网设备是否需要进行改造；
  
• 需要新增热源、新增中继泵站、新增分布式泵、二级网改造，如何对设备进行精确选型；
  
• 城市供热系统多源互补、互联互通后，如何在全采暖季过程中，充分利用清洁、低成本热源以降低系统能耗及碳排放，如何实现多热源负荷分配；
  
• 针对可能发生的应急工况，如何制定应急预案，实现应急工况快速响应及处置，保障供热稳定安全。

面对这些挑战，英集动力viHeating®智慧供热仿真分析与决策优化软件为您解答：“基于模型做预测，基于预测做决策”，viHeating®基于GIS系统，可通过组态化形式搭建1:1的供热系统工艺机理仿真模型，内嵌自主研发的热工水力计算内核，以设备基础信息、运行工况信息、实时运行数据等数据信息为输入参数，可实现对供热系统大滞后输配、站点耦合运行、规划设计方案、实时调度运行、应急处置方案等进行仿真模拟计算为运行调度人员提供决策支持。

非供暖季的业务计划与运行预案工作，大致分为三类：增改扩建规划类、运行调度方案类、应急处置预案类。

增改扩建规划类

案例一：薄弱管网改造或管网新增面积方案分析

根据热网历史运行数据，运用viHeating®仿真计算功能定位出管网的输配瓶颈部分，开展相应现场勘察及诊断分析，从而提出管网改造提升方案。

城市面积发展扩大后，管网最不利末端发生变化，可运用viHeating®分析定位最不利端位置及工况，以及管网水泵是否满足新结构下的水力工况要求。

运用viHeating®对改造前后的管网进行相同工况的水力计算，改造后的管网在热源供热量及管网流量大幅增加的情况下，热源供回水压力变化较小。同时，管网计算参数均满足运行要求。

运用viHeating分析计算出的增改扩建方案，可以有效降低管网压力，节省水泵电耗，从而提高输配效率、降低运行成本、保障运行安全。

案例二：管网设备校核或选型计算

水泵作为供热系统的关键“动力”设备，除了首站循环水泵、中继泵，一级网中的分布泵对供热运行也起着至关重要的作用。当供热末端区域资用压头不足时，如何对该类设备进行选型校核？

该地区供热主要分为2个区域，西边区域距离热源比较近，采用阀门调节；东边距离较远，考虑管网压力、电耗等因素，采用分布泵调节。由于供热区域变化，部分分布泵站点的供热面积增加，需要对原有的水泵进行设备校核。

部分热力站新增面积后，假设采用分布泵调节的站点流量保持不变，站内阻力不变，仍为5m计算，将水泵实际运行参数与额定参数对比结果如下。

计算参数

1）热源供/回水压力设定0.7MPa，回水压力0.28MPa

2）热力站流量设定：6.4m³/h·万平米的流量。

3）负荷设定：站点设定负荷+负荷百分比（100%）

运用viHeating算出采用分布泵调节的热力站的运行需求，计算结果见下表。

可以发现热力站所需要的扬程均在分布式变频泵的额定范围内，即现有的分布泵型号满足新的水力工况要求。通过实际运行，也验证了各个站点水泵只需要通过调节频率等，即可满足运行要求，避免了更换、新增设备等产生的不必要的投资。

结论：

• 快速定位管网输配瓶颈环节，通过水力仿真计算，对比改造前后管网计算结果，实现增改扩建方案的定量分析与科学制定。
  
• 针对供热系统规模扩大及结构改变，实现现有设备选型校核计算，设备技改方案合理制定。

运行调度方案类

案例一：多热源负荷分配优化方案分析

多热源优化主要考虑两方面问题，一是综合运行成本最优，不同形式热源供热成本不同；二是综合运行能效最优，天气变化导致不同热网部分热负荷需求变化。因此，不同热源的最优“供热区域分配”也随之不断变化，如何找到供需“平衡点”，在保障供热需求的同时，如何充分利用清洁、低成本热源以及有效控制系统运行成本？通过viHeating®多热源优化调度功能，化繁为简，一键即可解决不同工况下多热源联网运行与系统运行成本优化难题。

该运行管网由5个热源提供热量，供热面积约2200万平米。如何对这5个热源进行合理的负荷分配？

首先确定两个相对低单价热源，根据各热源的负荷范围、流量范围、压力范围等约束条件，viHeating®可进行智能寻优计算，以运行成本最优生成推荐运行方案。

能源单价：

1）热源1、热源2和热源3热单价：65.13元/GJ，热源4、热源5热单价：49.18元/GJ

2）电价：0.7元/kWh；

优化思路：在满足热工水力条件下，低成本热源4、热源5尽量多供，其余热源少供。

通过viHeating®的自主优化运行计算得出6个方案，各方案的热源负荷及总成本对比见上图。蓝色代表各方案总成本，其它颜色代表各热源负荷；从计算结果表明，系统优选出总成本最优为方案1。

案例二：管网解列优化管网互联互通后，管网联通方式多种多样，如何根据供热条件的变化，对目前的管网进行解列优化，既能保证管网的安全稳定运行，又能减少能源消耗？

案例总供热面积超过2000万平米，包括2个供热分区。由3个热源提供热量。热源1、热源2为热电联产，热源3为燃气锅炉，成本高出热电联产机组50%以上。

优化前：供热过程中，热源1单独供热，热源2与热源3联合供热，其中热源3作为调峰热源。在供暖初期、中期及末期，调峰热源的出力均较大，系统运行成本较高。

对此，通过viHeating®的水力仿真功能对于进行管网解列，通过比较热源及热网的运行参数，选择出最优的解列方案。

按照新的解列方案，调峰热源在供暖初期、中期及末期的出力均有所降低，可实现全网节热量5%，节省运行成本千余万元。

结论：

• 根据不同热源供热成本，可实现对多热源负荷分配方案进行寻优并确定最优方案，能显著降低供热运行成本。
  
• 利用水力仿真功能可实现多种管网解列方案的计算，结合天气情况、热源出力、设备特性等因素，进行热负荷热需预测，实现热源、热网、热力站、热用户全过程要素统筹优化，制定管网最优解列及运行调度方案。

应急处置预案类

案例一：泄漏爆管隔离方案

在管网运行中，由于压力上升导致管网出现泄漏甚至爆管，会对供热系统的安全稳定运行造成重大影响。

viHeating®可以在热网数字孪生模型中设置对应的泄漏点，并快速进行爆管分析计算，自动寻找和关闭对应的阀门，生成影响范围最小的应急隔离方案。

系统给出的方案如上图所示，关闭阀门后将出现新的管网解列方式，并自动统计参与解列阀门、受影响热力站及影响面积。

案例二：热源故障应急预案

当热源出现故障跳机等情况，需要快速进行切网运行，将对供热系统影响降至最小。

图中，假设热源5出现故障，导致供热出力由800MW降至550MW，无法满足系统供热需求，需要紧急制定联网（切网）方案，将热源5与热源1联网，通过viHeating®的仿真计算，可快速制定应急预案，大大缩短故障的应急响应时间，将一网需要超一天的应急处置缩短至数小时内即可重建全网热工水力平衡。

结论：

• 热网泄露爆管时，快速生成影响供热范围最小的解列隔离方案，保障热网的安全稳定运行。
  
• 热源发生故障时，通过仿真计算快速制定切网方案，并快速重建管网的水力平衡。
  

在城市能源系统清洁化、规模化、复杂化发展的背景下，供热企业面临管网增改扩建、运行调度方案分析、应急处置预案制定的需求增多，响应及时性要求变高，同时难度亦随之不断增大。以建立供热系统数智模型为主要抓手、以人工智能、云计算、物联网、大数据等信息技术为支撑，助力供热企业实现提质降本增效的企业精益化管理，通过供热系统资源配置优化，实现清洁、低碳、安全、高效供热，是英集动力自创立以来一直努力践行的目标与使命。

关于英集动力

英集动力科技有限公司是浙江大学常州工业技术研究院在智慧能源系统领域的产业化平台，致力于为能源及热网系统提供新一代智慧能源解决方案。依托浙江大学优厚的人才与科技实力，在复杂热工水力系统的物联感知、建模仿真、负荷预测、实时优化等方面具有多项达到“国际领先”技术水平的自主核心技术。

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