長春經濟技術開發區供熱集團有限公司熱電環網監控與供暖調峰節能改造項目

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一、案例名稱

長春經濟技術開發區供熱集團有限公司熱電環網監控與供暖調峰節能改造項目

二、案例業主

長春經濟技術開發區供熱集團有限公司成立于2012年5月。公司占網面積1315萬m，供熱面積1058萬m2，熱用戶83000余戶（其中企事業單位414戶）。供熱區域為南起衛星路，北至吉林大路，東起洋浦大街，西至伊通河興隆山鎮西部。供熱規模在長春市范圍內排名第四位。

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

三、項目案例介紹

1.改造范圍及改造內容

（1）改造范圍。

熱電、昆山熱源站集中節能調控平臺及一次、二次網熱力控制系統（含切網控制）改造以及下帶換熱站的節能自控設備改造。

（2）改造內容。

①熱源站節能監管系統改造內容。

對鍋爐加裝遠傳溫度、壓力等傳感器；對鍋爐運行狀態進行監視，將鍋爐運行數據采集至集中節能控制平臺。

②換熱站節能系統改造內容。

一次管網增加氣候補償設備，根據室外溫度，自動/手動控制一次網流量；換熱站增加可編程控制器，采集溫度、壓力、流量、循環泵、補水泵、水箱液位等參數狀態；換熱站增加遠程監控設備，360度全視角監控，包括夜視、巡航等功能；采用專用的光纖傳輸（或租用運營商設備），將運行數據和監控畫面傳輸至中央控制室，保證監控畫面和數據的實時同步；中控室增加專用的電腦，實現對各換熱站實時數據和畫面的監控，并對設備控制，記錄一年的運行數據和監控記錄，并自動分析計算數據生成報表，并儲存往年運行記錄；在換熱站的一次二次網出入口增加關斷迅速靈活使用壽命長的電動調控閥門。

2.技術原理

集中供熱是現在我國最基本的供熱方式，隨著室外氣溫變化，集中供熱中的季節性熱負荷是變化的。以采暖熱負荷為例，其設計熱負荷只是在室外氣溫低于采暖室外計算溫度時才出現，時間很短。根據《采暖通風與空氣調節設計規范（GBJ19-87）》規定：“供暖室外計算溫度值，應采歷年平均不保證5天的日平均溫日”。在整個采暖期內，最大熱負荷的持續時間應在120h內。考慮到設備、管網方面的初投資和煤、水、電、人工等運行費用的因素，在室外溫度低于某一設定溫度時，可能出現供熱能力不滿足采暖熱負荷要求的情況。對于熱電聯產集中供熱，在電廠機組固定的情況下計算可用于供熱的熱量時，如果以設計狀態下的最大熱負荷計算，則在整個采暖期大部分時間內機組的實際供熱量小于其額定供熱量，機組的最大熱負荷年利用小時數因此下降，從而使供熱機組在凝汽工況下發電量增加，其結果將造成燃料消耗的增加和電廠經濟效益的下降。該項目中的設計就是考慮在電廠機組運行最佳狀態的情況下對熱力公司進行熱能輸送，其輸送出的熱量值是最適合的發電運行需要消耗掉的熱量。

熱電聯產系統是多熱源供熱系統，多熱源供熱系統是在同一個供熱管網中的不同位置上，同時存在多個熱源。其中最大的一個熱源稱為主熱源，另外幾個小的熱源稱為調峰熱源，也叫峰荷熱源，它一般為大、中、小型的區域供熱鍋爐房。各熱源可分布在管網的任何位置，但較理想的方式是熱源均在管網的遠端。在項目中，長春市第二熱電廠的供熱即為主熱源，昆山區域鍋爐熱源即為峰荷熱源。

綜上所述，不應按最大熱負荷去選擇供熱機組，而是把最大熱負荷乘以一個小于1的系數作為選擇機組的依據，從而使供熱機組的最大負荷利用小時數增加。對于室外溫度較低時熱負荷不足部分，則采用其它方式補充高峰負荷。這種方式就是所謂的調峰。

因此在建設“熱電一昆山”環網熱電聯產項目中，熱源的能量供應系統時，為使系統的經濟性達到最佳狀態，應根據電廠機組的容量和型式計算熱負荷的大小及特性合理地進行并網運行，同時使用昆山熱源的鍋爐房作為調峰鍋爐房進行運行。

調峰熱源可設置在熱電廠內，也可在熱電廠外建立鍋爐房。調峰熱源的連接運行方式應依據調峰熱源位置、主熱源的熱媒參數以及系統的調節方式等因素確定。常見的連接運行方式有串聯運行、并聯運行和切斷運行。

其中切斷運行的控制方式，即熱負荷高峰期，把調峰熱源連同其供熱范圍內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荷，這種運行方式是鍋爐房作為調峰熱源時經常采用的方式。其調峰方式的供熱原理圖見圖1。

圖1供熱原理

“熱電一昆山”項目中調峰熱源設在熱電廠外且離主熱源較遠，并且經濟開發區與熱電公司是買熱關系運行，所以調峰鍋爐房獨立以熱源形式運行，則采用切斷運行的連接方式更加合理，即調峰熱源只單獨對某一部分換熱站供熱。平峰時，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，由調峰熱源單獨對其供熱。

為實現真正意義上的換熱站無人值守，建立監控系統，一方面，采集溫度、壓力、流量、循環泵、補水泵、水箱液位等參數狀態；另一方面實時視頻監控站內的實際情況，通過通訊傳輸，將采集的視頻信號和運行數據傳輸到中央控制室，在控制室內記錄各項數據，并自動分析計算行程報表。同時在中央控制室能夠控制氣候補償設備，循環泵、補水泵的啟停和運行參數，控制方式可以選擇手動控制也可以選擇自動控制。

圖2系統流程圖

站內改造內容以及獨立控制功能：

（1）站內自控與遠程監控。

①采集換熱站內一次、二次網溫度、壓力、流量、熱量、電動閥閥位、循環泵、補水泵頻率信號。

②實現本地和遠程循環泵、補水泵、電動調節閥等設備的自動、手動控制。

③一次網電動調節閥的控制。

自動：氣候補償控制，根據室外溫度，自動調節電動調節閥的閥位，控制二次供水溫度；

手動：手動開啟或關閉閥門，并可手動給定閥位。

④循環泵的控制。

自動：恒壓差變頻控制，隨著外網的壓差變化，自動調節循環泵變頻頻率；

手動：手動啟動或停止循環泵，并可按手動給定的某一頻率運行。

⑤補水泵的控制。

自動：根據二次回水壓力，變頻自動定壓補水；

手動：手動啟動或停止循環泵，并可按手動給定的某一頻率運行。

⑥系統超壓自動泄水，手動泄水控制。

⑦補水泵的保護。

當水箱液位低于設定值后，系統報警，低于臨界值后，補水泵停止運行，實現對補水泵的保護。

⑧循環泵的保護。

當二次壓力低于設定值后，系統報警，低于臨界值后，循環泵自動停止運行，實現對循環泵的保護。

⑨自啟功能。

系統斷電恢復后，自動根據設定的參數運行；低液位低壓保護啟動設備停止運行后，液位和壓力參數達到設定值，系統自動啟動。

⑩設備故障報警、超壓超溫報警，實時報警，同時自動記錄報警記錄直至手動消除。

①在換熱站內配備的觸摸屏上顯示站內數據，現場控制設備。

②在鍋爐房中控室電腦上遠程監控，可查看數據，并可遠程控制所有的設備，根據需要設置了查看和控制的權限，輸入密碼方可控制設備的運行狀況。

③可記錄采集的一次、二次溫度、壓力、流量、熱量、電動閥閥位、循環泵頻率的數據，根據要求的記錄周期自動記錄。

（2）遠程視頻監控。

①云臺與電動鏡頭的控制，可進行預置位、巡航、軌跡的設置與調用，可實現自動或手動360度全視角監控。

②具有夜視功能，在夜間也能夠實現監控。

③具有報警輸入、移動偵測報警、遮擋報警、報警聯動輸出等報警功能。

④自動存儲視頻記錄，采用PS標準封裝的碼流存儲格式。支持定時和事件兩組視頻編碼參數。支持按事件查詢錄像文件。支持冗余錄像。

⑤視頻記錄設置為24小時不間斷存儲視頻記錄時，硬盤可存儲6個站1個月的記錄，設置為移動偵測記錄

即有人進入或有物體移動時存儲視頻記錄時，可大大提高硬盤存儲記錄的時間，一般可存儲一個采暖季的記錄。

（3）數據傳輸。

①采用專用的光纖傳輸，保證監控畫面和數據的實時同步。

②采用電信、移動、網通等運營商提供光纖傳輸，選擇合適帶寬的包月的光纖網絡傳輸換熱站的數據和圖像，由運營商提供設備和服務。

（4）換熱站熱能控制。

熱源部分調控的最基本的原則就是使熱量的消耗與不斷變化的負荷達到一個動態平衡，即產熱量與需熱量相匹配。所以在熱量的控制中就應該找出導致負荷變化的主要參數并加以監測，并根據檢測結果來控制熱量的使用。

站內的控制采取了兩種控制技術，分別控制水的循環量，達到需熱量和產熱量的最佳匹配。

采用氣候補償控制與電動調節閥結合控制一次水循環量，從而控制熱量的產生：

對于供熱系統來講影響負荷的主要參數主要是室外氣溫的變化，室外氣溫的變化必然導致系統的整體負荷的變化，有必要就此調節系統的供熱量。所以，熱源的調節中應以室外作為基本參數調節產熱量，同時可通過典型房間的室溫或回水溫度等作為參考值進行修訂。這就是采用的氣候補償原理，根據系統的特性設計出一條室外溫度與供水溫度關系曲線，隨室外溫度的變化自動實現系統的調節，這樣系統通過調節換熱站一次側的電動調節閥的開度等，達到根據室外氣溫自動（平臺管控）調節一次水循環量從而控制熱量的消耗（這一功能可實現獨立控制，并且可以通過集中監控平臺控制）。

四、項目年節能量及節能效益

項目由兩個熱源廠組成，為40個換熱站供熱，其所帶供熱負荷總面積為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。通過項目改造，預計效益分享期內，項目每采暖季節能8349噸標煤，實現年節能效益459.19萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益分享型合同能源管理模式運作。節能服務公司提供調研診斷、可行性研究報告、節能設計、項目融資、項目實施、節能效果保證、售后服務等。合同期為3年。

六、融資渠道

該項目投資額約為680萬元，由節能服務公司投資。