在“雙碳”目標、即碳達峰與碳中和的宏大背景下, 能源行業的轉型與升級成為時代賦予我們的緊迫使命。 作為城市能源消耗的重要組成部分,供熱系統的智慧化發展不僅關乎民生福祉,更是推動綠色低碳轉型的關鍵一環。智慧供熱,作為現代信息技術與傳統供熱技術深度融合的產物,正逐步展現出其在節能減排、提高能效、優化資源配置等方面的巨大潛力。智慧供熱通過集成物聯網、大數據、云計算等先進技術,實現了供熱系統的智能化監控、精準化調節與高效化管理,有效降低了能源消耗和碳排放,提升了用戶體驗和供熱質量。

1 “雙碳”背景下智慧供熱的意義

1.1 節能減排的需求

在“雙碳”目標下,減少碳排放是關鍵任務。傳統供熱系統往往存在能源浪費的情況,例如熱量傳輸過程中的損耗、供熱不均衡導致部分區域過度供熱等。智慧供熱通過精準的溫度調控、熱量分配等技術手段,可以有效減少能源的浪費,從而降低碳排放。例如,采用智能閥門和溫度傳感器,可以根據室內外溫度實時調整供熱流量,避免不必要的熱量供應。

1.2 提高供熱效率與質量

(1)精準供熱。智慧供熱系統能夠實現對每個用戶、 每個房間的供熱需求進行精準分析。通過在用戶端安裝智能設備,如智能熱表、室內溫度傳感器等,將數據反饋給供熱控制中心。供熱企業可以根據這些數據,精確地調整供熱參數,確保室內溫度達到舒適標準的同時, 避免過熱造成的能源浪費。

(2)故障預警與快速修復。智慧供熱系統具備實時監測功能,可以對供熱管道、設備等進行2 4小時不間斷監測。一旦發現故障隱患,如管道泄漏、設備異常等, 系統能夠及時發出預警信號。這有助于供熱企業快速響應,及時修復故障,減少供熱中斷的時間,提高供熱的可靠性和質量。

2 智慧供熱的創新發展方向

2.1 物聯網技術的深度融合

(1)設備互聯互通。利用物聯網技術,將供熱系統中的各種設備,如熱源設備(鍋爐、熱泵等)、熱網管道(閥門、補償器等)、用戶端設備(散熱器、熱表等)連接起來。這些設備可以實時交換數據,例如熱源設備可以根據熱網的負荷情況自動調整輸出功率,熱網中的閥門可以根據用戶端的需求自動調節開度。

(2)大數據采集與分析。通過物聯網采集的海量供熱數據,包括溫度、壓力、流量等數據,可以進行大數據分析。供熱企業可以通過分析這些數據,挖掘出供熱系統的運行規律,優化供熱調度方案。例如,根據不同時間段、不同天氣條件下的供熱需求數據,制定更加科學合理的供熱計劃,提高能源利用效率。

2.2 人工智能技術的應用

(1)智能預測與調控。人工智能算法,如神經網絡算法,可以對供熱需求進行預測。通過分析歷史供熱數據、氣象數據(氣溫、濕度、風速等)以及用戶行為數據,預測未來一段時間內的供熱需求。供熱企業可以根據預測結果提前調整供熱策略,例如在寒潮來臨之前提前增加供熱功率,確保用戶室內溫度的穩定。

(2) 智能診斷與優化。利用人工智能技術對供熱系統進行智能診斷。當系統出現異常時,能夠快速定位故障原因,并提供優化解決方案。例如,通過對供熱管道的壓力、流量數據進行分析,判斷是否存在管道堵塞或者泄漏情況,并給出相應的維修建議。

2.3 可再生能源與智慧供熱的結合

(1)太陽能供熱。在智慧供熱系統中融入太陽能集熱裝置。通過智能控制系統,根據太陽輻射強度、天氣情況等因素,合理調節太陽能集熱裝置的運行。例如, 在陽光充足的時候,優先利用太陽能提供熱量,當太陽能不足時,再切換到傳統熱源補充熱量。同時,智慧系統可以對太陽能供熱的效率進行實時監測和優化,提高太陽能在供熱中的占比。

(2)地熱能供熱。地熱能是一種清潔、可再生的能源。智慧供熱系統可以與地熱能供熱系統相結合,實現地熱能的高效利用。例如,通過智能傳感器監測地熱能的開采溫度、流量等參數,根據用戶需求進行地熱能的合理分配。并且可以與其他熱源進行協同控制,確保供熱的穩定性和可靠性。

2.4 用戶需求導向多樣化

(1)個性化供熱服務。借助智能設備和大數據分析，為用戶提供個性化的供熱服務。例如,通過在用戶室內安裝智能溫控器,用戶可以根據自己的需求設定不同時間段的室內溫度。同時,供熱企業可以根據用戶的歷史用熱數據和行為習慣,為用戶推薦最適合的供熱方案, 如在白天家中無人時適當降低溫度,晚上回家前提前升溫等,提高用戶的舒適度和滿意度。針對不同類型用戶 (如老年人、兒童較多的家庭,上班族家庭等)提供差異化的供熱服務。例如,對于老年人和兒童較多的家庭, 可以提供相對穩定且較高溫度的供熱保障,而對于上班族家庭,可以提供更多的節能型供熱方案選擇。

(2)用戶參與和互動。建立供熱企業與用戶之間的互動平臺。例如,開發手機應用程序,用戶可以通過該應用實時查看自己的用熱情況、費用明細,還可以向供熱企業反饋供熱問題。供熱企業可以通過這個平臺及時回復用戶的咨詢和投訴,并且根據用戶反饋調整供熱策略。鼓勵用戶參與需求響應。例如,在供熱高峰時段, 供熱企業可以通過經濟激勵措施(如給予電費補貼、供熱費用折扣等),引導用戶適當降低室內溫度,緩解供熱壓力,實現供熱資源的優化配置。

3 “雙碳”背景下加強智慧供熱創新發展的對策

3.1 強化物聯網與供熱系統的融合

(1)設備智能化升級。對供熱系統中的傳統設備進行智能化改造,例如為供熱管道的閥門安裝智能控制裝置。這些智能設備能夠實時傳輸自身的運行狀態數據 (如開度、壓力等)到中央控制系統。通過物聯網技術, 實現設備之間的互聯互通,使得熱源、熱網和用戶端設備能夠協同工作。例如,在一個大型供熱小區中,傳統的手動閥門被替換為智能電動閥門。這些閥門可以根據中央控制系統的指令自動調節開度,并且將閥門的實時狀態反饋回去。當某個區域的用戶室內溫度過高時,中央控制系統可以根據室內溫度傳感器的數據,發送指令給該區域的智能閥門,使其適當減小開度,從而減少熱量供應。

(2)建立全面的物聯網監測體系。在供熱系統的各個關鍵節點,包括熱源廠、換熱站、管道沿線等部署物聯網傳感器。這些傳感器可以監測溫度、壓力、流量等多種參數。通過對這些數據的實時采集和分析,實現對供熱系統的全面監測。比如,在供熱管道的每隔一定距離安裝溫度和壓力傳感器。一旦發現某段管道的溫度異常降低或者壓力異常升高,可能預示著管道存在泄漏情況,系統能夠及時發出警報,以便維修人員快速定位和修復問題。

3.2 政策支持與引導

(1)財政補貼與稅收優惠。政府可以對供熱企業在智慧供熱技術研發、設備升級改造、可再生能源利用等方面給予財政補貼。例如,對于采用新型智能供熱設備的企業,按照設備采購金額的一定比例給予補貼;對于利用太陽能、地熱能等可再生能源進行供熱的項目, 給予建設補貼。同時,在稅收方面給予優惠政策,如減免智慧供熱相關設備的進口關稅、企業所得稅等。

(2) 制定相關標準與規范。政府相關部門應加快制定智慧供熱的技術標準、建設規范、安全標準等。這些標準和規范能夠確保智慧供熱系統的建設質量、運行安全和數據安全等。例如,制定智慧供熱系統中數據傳輸的加密標準,確保用戶數據的隱私安全;制定智能設備的接入標準,保證不同廠家的設備能夠兼容和互聯互通。

3.3 建立統一的智慧供熱管理平臺

(1)整合數據資源。建立一個涵蓋供熱企業內部各個部門(如生產部門、運營部門、客服部門等)以及外部相關單位(如氣象部門、能源管理部門等)的數據共享平臺。在這個平臺上,整合供熱系統的運行數據、 用戶信息、氣象數據、能源政策等多方面的資源。例如, 供熱企業的生產部門可以將熱源的生產數據(如鍋爐的燃燒效率、熱泵的能效比等)上傳到平臺,運營部門將熱網的運行數據(如管道的壓力、流量等)上傳,客服部門將用戶的投訴和反饋信息上傳。氣象部門提供實時的氣象數據,能源管理部門提供能源政策和價格信息等。 通過數據的整合,實現各部門之間的信息共享和協同工作。

(2)實現集中管理與決策。通過智慧供熱管理平臺, 供熱企業的管理層可以對整個供熱系統進行集中管理和決策。平臺可以提供可視化的供熱系統運行狀態界面, 顯示各個區域的供熱情況、能源消耗情況等重要信息。 管理層可以根據這些信息,及時調整供熱策略、制定維修計劃、優化資源分配等。比如,在供熱高峰期,管理層通過平臺看到某個區域的供熱溫度不達標,同時能源消耗過高。他們可以通過平臺深入分析該區域的供熱設備運行情況、用戶需求特點等因素,然后做出決策,如調整該區域的供熱參數、安排維修人員對可能存在故障的設備進行檢查等。

3.4 優化人才培養與引進方面

(1)教育體系對接。推動高校和職業院校開設智慧供熱相關專業課程。例如,在能源與動力工程專業中增加智慧供熱技術方向的課程,包括智能傳感器原理、供熱系統自動化控制、大數據在供熱中的應用等課程,為智慧供熱行業培養專業技術人才。建立校企合作的人才培養模式, 供熱企業為院校提供實習基地和實踐項目,院校為企業定向培養符合需求的人才。例如,企業與高校簽訂合作協議, 高校學生在大學三年級開始到供熱企業實習,參與企業的智慧供熱項目建設,畢業后直接進入企業工作。

(2)人才引進激勵。制定優厚的人才引進政策, 吸引國內外智慧供熱領域的高端人才。例如,對于具有豐富智慧供熱項目經驗的專家型人才,給予高額的安家費、科研啟動資金和優厚的薪酬待遇。為引進人才提供良好的科研和工作環境,建立智慧供熱研發中心等平臺, 配備先進的實驗設備和研發工具,讓人才能夠充分發揮其專業能力。

3.5 市場推廣與合作方面

(1)示范項目建設。政府和企業合作建設智慧供熱示范項目。例如,在城市的某個大型社區建設智慧供熱示范小區,展示智能供熱設備、先進的供熱控制技術和節能減排效果。通過示范項目的成功運行,向其他地區和企業推廣智慧供熱技術。對示范項目進行全方位的宣傳推廣,包括組織供熱企業、房地產開發商等相關方參觀學習,舉辦智慧供熱技術研討會等活動,提高智慧供熱技術的知名度和影響力。

(2)產業聯盟與合作。組建智慧供熱產業聯盟, 整合供熱設備制造商、軟件開發商、供熱企業等各方資源。例如,供熱設備制造商可以與軟件開發商合作,共同開發一體化的智慧供熱解決方案,提高產品的競爭力。 加強國際合作與交流,引進國外先進的智慧供熱技術和管理經驗。例如,與歐洲在智慧供熱領域領先的國家開展技術合作項目,學習他們在區域供熱智能化管理、可再生能源與傳統供熱系統融合等方面的經驗。

4 結語

在“雙碳”背景下,智慧供熱的發展成為推動能源轉型和節能減排的重要途徑。智慧供熱通過集成現代信息技術,實現了供熱系統的智能化、高效化和精細化管理,有效降低了能源消耗和碳排放。在技術進步和政策支持的雙重推動下,智慧供熱市場正迎來前所未有的發展機遇。智慧供熱系統的應用不僅提高了供熱效率和用戶舒適度,還促進了清潔能源的利用和可持續發展。總之,“雙碳”背景下智慧供熱的發展具有重要意義,將為我國能源轉型和可持續發展作出積極貢獻。