智慧供热“双碳”和“数字化”转型与建筑节能技术路径.pptx
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1、智慧供热“双碳”和“数字”转型与建筑节能技术路径主讲人:卡姆福 苏红 2022.1.14第五届 热电+清洁供暖产业发展高峰论坛目录 个人介个人介绍01智慧供智慧供热总体技体技术路路线02智慧供智慧供热产品核心功能品核心功能03 项目目实施条件及配套硬件施条件及配套硬件 04 典型案例分析典型案例分析 05 公司介公司介绍 0601公司介绍及创始人介绍创始人介绍苏红 职务:创始人 职称:热能与暖通空调高级工程师学历教育 本科:哈尔滨理工大学 专业:机械制造工艺及设备 学士学位 硕士:北方交通大学 专业:工商管理硕士(MBA)博士:清华大学 专业:管理学博士 北大光华:EMBA(在读)非学历教育
2、清华、中欧、哈佛:高级经理课程 清华大学环境学院:环境总裁班 环保管家 清华建筑节能中心 修课籍贯:辽宁 铁铃唐山市政府特聘专家爱好:篮球、马拉松、冬泳、铁人三项赛、越野、戈壁挑战赛、摄影、诗歌等北京市卡姆福科技有限公司 版本号:KMF-PPT-SuHong-2021.0002智慧供热总体技术路线u 过量供热和供热不均u 有效统计数据的缺乏带来计量不合理与收费困难u 设备能效低,热电联产以热定电,效率低下u 隐形故障诊断困难,如管网局部超压、泄漏监测u 信息化程度低,联网协调运行能力差,调峰难u双碳和人口老龄化的“危”、“机”管理体系不完善需要对能源的精细化和可视化管理智慧供热管理平台问题方法
3、u 全网用热数据监测,能耗数据分析,查找原因u 换热站无人值守,减少人力成本u 气象地理信息加入,负荷预测u 以室温采集分析为基础,构建供热智能控制调度体系u 全网平衡,水力仿真,智能电动调节u 用户端温度控制及计量收费供热行业面临的问题以及解决办法智慧供热全面解决方案04热源解决方案。0203智慧供热系统:基于互联网+物联网、大数据、人工智能等技术,从末端用户、庭院管网到热源,使整体供热系统达到自动化、信息化和智能化,在高效低耗的运行模式下,利用大数据分析,实时自动调节,提高运行效率,达到节能的目的,改变工作模式,减少劳动量,提高工作效率的目的。智慧供热是供热领域的工业互联网,数字孪生系统,
4、是技术和管理进步的产物,是实现双碳目标的有效工具。室温及室内空气质量实时监测智能室温调节降低能耗,分项计量,缴费管理,无线数据上传故障报警与诊断实时监测管网数据,能耗分析水力工况分析失调分析智能水力失衡调节故障报警与诊断庭院管网解决方案。供热站解决方案。节能降耗改造实时监测运行数据能耗分析、无线上传无人值守自动调节、故障诊断01末端解决方案。余热回收改造提高热电厂供热能力提高热网输送能力提高锅炉运行效率降低污染排放既有建筑的思路:发现问题 以能耗分析、节能诊断为发现问题的手段。分析问题 大数据 数据挖掘 解决问题 智慧化升级改造具体途径 室温监测(健康宝、测温宝)、室温调节和供热计 量精准供热
5、系统(控温宝)、二网平衡与节能、换 热站智能化改造(负荷预测、气候补偿)、平台化 运维;科学管理;“技术+管理”双管齐下。新建建筑的智慧供能技术路线:让新建建筑一出生就具有智慧的概念,供热不能落后!卡姆福idea(C-idea)智慧供热技术路线智慧供热技术路线源、网、站、户提供提供“源源-网网-站站-户户”全过程的协同调度与控制的全过程的协同调度与控制的实时优化实时优化方案,方案,实现供热系统自感知、自分析、自优化、自调节的智慧化运行实现供热系统自感知、自分析、自优化、自调节的智慧化运行。总体技术路线:基于数字孪生的智慧供热过程管控总体技术路线:基于模型预测的生产调度策略寻优多热源水利分区计算
6、供热系统建模与仿真热网负荷预测曲线CCSH“福能”智慧供热云平台在线仿真技术、建模模拟与联网运行基于工艺、数据和气象的负荷基于工艺、数据和气象的负荷基于工艺、数据和气象的负荷基于工艺、数据和气象的负荷预测预测预测预测热用户的热用户的热用户的热用户的工艺特点工艺特点工艺特点工艺特点历史运行数据(温度,压力,历史运行数据(温度,压力,历史运行数据(温度,压力,历史运行数据(温度,压力,流量)流量)流量)流量)季节气象的信息季节气象的信息季节气象的信息季节气象的信息进行大数据的热用户的负荷预进行大数据的热用户的负荷预进行大数据的热用户的负荷预进行大数据的热用户的负荷预测。测。测。测。关键技术:基于大
7、数据的热用户负荷预测W/1#低区2#低区3#低4#低5#0510152025302222.52323.52424.52525.526各楼栋热指标室内温度某小区案例分析某小区案例分析名称过量供热比例楼栋间不均匀损失调整后不均匀损失1#低区9.4%4.1%0.2%2#低区13.7%8.6%0.8%3#低8.3%2.9%0%4#低5.6%0%0%5#10.6%5.3%0.3%调节流程图:流量法、回水温度一致(供回水平均温度)、室内温度法等。方法取决于系统情况。总体技术路线:基于负荷预测的二网平衡策略寻优总体技术路线:基于负荷预测的二网平衡策略寻优关键技术:基于数据分析的三级调控模式关键技术:基于数据
8、分析的三级调控模式123定温度,设开度根据回水温度一致法,设定目标温度下的阀门开度定流量,设开度根据目标流量,设定目标开度定室温,设开度根据室内温度的区间范围,设定阀门所需的开度03智慧供热产品核心功能热源换热站热网新能源设备智能视频监控远程电动调节阀温度、压力、流量、热量等传感设备循环、补水泵变频终端用户室温采集装置用户APP燃气锅炉电锅炉蓄热设备工业余热一级管网二级管网管件、设备4G/5G/WLAN/Lora/NB-IoT能耗分析热网分析手机APPGIS管理报表分析应急指挥投诉管理人员管理设备管理财务管理维护管理缴费系统AI控制策略大数据分析多能互补热源AI控制热网AI控制室温AI控制AI
9、业务管理智慧供热系统平台架构智慧供热系统平台架构智能调度智慧热网无人值守GIS管理故障预警水力平衡仿真系统巡检.数据接入数据处理质量平均网络层网络层热计量装置户用电动阀设备层设备层平台层平台层热网AI控制热站AI控制室温AI控制智能调度智慧热网无人值守GIS管理故障预警系统巡检智慧供热系统平台架构n源、网、站、户数字孪生供热系统n多热源互补的运行策略;调度策略;n建模仿真,在线水利分析;n热源、管网、热力站、小区管线设备定位;n供热+互联网+物联网n大数据深度挖掘nAI人工智能算法n实时数据、历史数据可查询和追溯n室温大数据分析、在线寻找问题,行程分析报告n系统运行数据、能耗分析、水压分析等n
10、GIS地理信息系统n负荷预测、生产调度、运行监控n能耗分析、节能诊断系统;结合采集数据、历史数据及基础数据在线分析,给出节能报告。智慧供热物联网管控平台“福能智暖”CCSH智慧供热云平台核心功能1:供热系统运行状态监测分析仿真模型运行状态监测分析全网实时模拟仿真计算及分析实现系统流量、流速,温度、压力、运行安全性分析及预警运行能耗及供气质量分析修正负荷预测模型:修正负荷预测模型:修正负荷预测模型:修正负荷预测模型:目的:满足需求侧负荷动态目的:满足需求侧负荷动态目的:满足需求侧负荷动态目的:满足需求侧负荷动态方法:负荷预测与实测负荷方法:负荷预测与实测负荷方法:负荷预测与实测负荷方法:负荷预测
11、与实测负荷满足负荷预测要求满足负荷预测要求满足负荷预测要求满足负荷预测要求结果:结果:结果:结果:实现时间和空间上的实现时间和空间上的实现时间和空间上的实现时间和空间上的供需平衡,提高用户满意度,供需平衡,提高用户满意度,供需平衡,提高用户满意度,供需平衡,提高用户满意度,减轻供热超供,欠供问题,减轻供热超供,欠供问题,减轻供热超供,欠供问题,减轻供热超供,欠供问题,达到节能和降低投诉率的双达到节能和降低投诉率的双达到节能和降低投诉率的双达到节能和降低投诉率的双赢结果。赢结果。赢结果。赢结果。负荷负荷预测预测+实测负荷(室温)实测负荷(室温)核心功能2:供热系统负荷预测统一采用物联网、云计算、
12、精统一采用物联网、云计算、精细计量、数字传感等先进技术细计量、数字传感等先进技术 实时、全面、准确地采集水、实时、全面、准确地采集水、电、热、气等各种能耗数据电、热、气等各种能耗数据动态分析能耗状况动态分析能耗状况在线计量、监测、分析、控制、在线计量、监测、分析、控制、管理等功能管理等功能科学、有效的实时管控手段科学、有效的实时管控手段实现精细化、智能化、现代化实现精细化、智能化、现代化的节能减排目标的节能减排目标耗热量房间能耗耗电量耗水量核心功能3:供热能耗分析系统系统支持设备运行过程系统支持设备运行过程系统支持设备运行过程系统支持设备运行过程的工作票、操作票的生的工作票、操作票的生的工作票
13、、操作票的生的工作票、操作票的生成;成;成;成;可结合实时仿真分析系可结合实时仿真分析系可结合实时仿真分析系可结合实时仿真分析系统对薄弱管线,风险较统对薄弱管线,风险较统对薄弱管线,风险较统对薄弱管线,风险较大位置生成针对性巡检大位置生成针对性巡检大位置生成针对性巡检大位置生成针对性巡检指令;指令;指令;指令;平台展示设备系统,及平台展示设备系统,及平台展示设备系统,及平台展示设备系统,及基本信息,方便管理;基本信息,方便管理;基本信息,方便管理;基本信息,方便管理;合理制定巡检计划合理制定巡检计划合理制定巡检计划合理制定巡检计划。核心功能4:供热系统生产设备管理GISGIS地图地图地图地图:
14、供热供热供热供热数字孪生系统数字孪生系统数字孪生系统数字孪生系统管理设备资产信息管理设备资产信息管理设备资产信息管理设备资产信息供热系统设备的寿命分析供热系统设备的寿命分析供热系统设备的寿命分析供热系统设备的寿命分析核心功能4:供热系统生产设备管理全网平衡:是由下而上的平衡,基于室全网平衡:是由下而上的平衡,基于室全网平衡:是由下而上的平衡,基于室全网平衡:是由下而上的平衡,基于室温实现户间平衡,基于楼栋回水温度等温实现户间平衡,基于楼栋回水温度等温实现户间平衡,基于楼栋回水温度等温实现户间平衡,基于楼栋回水温度等实现二网平衡,基于二网平衡实现一网实现二网平衡,基于二网平衡实现一网实现二网平衡
15、,基于二网平衡实现一网实现二网平衡,基于二网平衡实现一网平衡;一次网回水温度和平衡;一次网回水温度和平衡;一次网回水温度和平衡;一次网回水温度和二次网回水温二次网回水温二次网回水温二次网回水温度及单元回水温度及室温实现热力的全度及单元回水温度及室温实现热力的全度及单元回水温度及室温实现热力的全度及单元回水温度及室温实现热力的全网平衡。网平衡。网平衡。网平衡。方法:通过电动平衡阀自动控制流量,方法:通过电动平衡阀自动控制流量,方法:通过电动平衡阀自动控制流量,方法:通过电动平衡阀自动控制流量,分配各支路之间的热量。分配各支路之间的热量。分配各支路之间的热量。分配各支路之间的热量。目的:最终实现全
16、网热力平衡目的:最终实现全网热力平衡目的:最终实现全网热力平衡目的:最终实现全网热力平衡。室温采集室温控制户间平衡负荷预测回水温度二网平衡负荷预测回水温度一网平衡多热源调度热源运行核心功能6:供热系统全网平衡控温和通断热计量控温和通断热计量控温和通断热计量控温和通断热计量目标:控制室温、热计量分摊;目标:控制室温、热计量分摊;目标:控制室温、热计量分摊;目标:控制室温、热计量分摊;控制策略:控制策略:控制策略:控制策略:基于需求侧的温度基于需求侧的温度基于需求侧的温度基于需求侧的温度设定和回水温度变化情况,通设定和回水温度变化情况,通设定和回水温度变化情况,通设定和回水温度变化情况,通过调节分
17、户阀门的通断,来增过调节分户阀门的通断,来增过调节分户阀门的通断,来增过调节分户阀门的通断,来增加用户加用户加用户加用户水在水在水在水在散热器的散热时间,散热器的散热时间,散热器的散热时间,散热器的散热时间,水的热量的充分释放。水的热量的充分释放。水的热量的充分释放。水的热量的充分释放。结果:保证室温温度结果:保证室温温度结果:保证室温温度结果:保证室温温度 降低回水温度;降低回水温度;降低回水温度;降低回水温度;核心功能7:供热系统用户侧温度调节通过需求侧的室温监测通过需求侧的室温监测通过需求侧的室温监测通过需求侧的室温监测物联网通讯技术(物联网通讯技术(物联网通讯技术(物联网通讯技术(NB
18、-IOTNB-IOT、WifiWifi)将采集的室温数据上)将采集的室温数据上)将采集的室温数据上)将采集的室温数据上传到管理平台传到管理平台传到管理平台传到管理平台通过大数据对采集的室温数通过大数据对采集的室温数通过大数据对采集的室温数通过大数据对采集的室温数据进行对比分析,对热源侧据进行对比分析,对热源侧据进行对比分析,对热源侧据进行对比分析,对热源侧的负荷出力进行反馈。的负荷出力进行反馈。的负荷出力进行反馈。的负荷出力进行反馈。核心功能8:供热系统用户室温监测及大数据分析04项目实施条件及配套硬件123管网结构数据管网结构数据管网结构数据管网结构数据u热网的结构图,包括有站点名称、站点面
19、积、管径、管长、管网上的阀门开关情况,最好有设备标高;u典型热力站的系统结构图,分区热力站流量计有没有分区,是否有分区阀门控制;项目实施条件:结构机理+数据驱动2热网运行数据热网运行数据热网运行数据热网运行数据u热源侧供水温度,供水压力,供水流量,水泵频率,水泵功率;u各站点一次二次供、回水温度,各站点一次二次供,回水压力(供回水压力测点包含调控设备);各站点供水流量,各站点控制目标参数,各站点阀门开度;其他数据其他数据其他数据其他数据u热电负荷曲线,热源侧机组约束条件;u热负荷经验参数,循环泵阀门理论曲线;管网结构:管网结构:管网结构:管网结构:热网结构建模,热网离线仿真计算,热网在线仿真计
20、算;运行数据:运行数据:运行数据:运行数据:热网的模型校核,锅炉运行特性辨识,水泵(阀门)运行特性辨识,热力站的负荷预测其他数据:其他数据:其他数据:其他数据:热源负荷优化调度,热源参数优化,热力负荷预测;用户端数据用户端数据用户端数据用户端数据u室温数据,单元阀供回水温度,压力;u室温分布曲线分析,单元端流量曲线;项目实施条件:结构机理+数据驱动测温宝测温宝开关型室温采集器开关型室温采集器单火线模块供电,一劳永逸,长期供电单火线模块供电,一劳永逸,长期供电替代开关,测温位置合理替代开关,测温位置合理独特设计拒绝灯闪独特设计拒绝灯闪精度高,准确获取室温精度高,准确获取室温使用寿命长使用寿命长触
21、摸开关,灵敏,手感好,方便使用触摸开关,灵敏,手感好,方便使用测温宝测温宝插座型室温采集器插座型室温采集器固定安装,市电供电固定安装,市电供电双室隔离,拒绝负载干扰双室隔离,拒绝负载干扰 NB-IOT大字显示,适配人口老龄化大字显示,适配人口老龄化小可爱小可爱摆台摆台/壁挂式室温采集器壁挂式室温采集器 NB-IOT/wifi大容量充电电池大容量充电电池一次充电可用一个采暖季一次充电可用一个采暖季健康宝保健康健康宝保健康nWifi通讯通讯n温湿度、甲醛、二氧化碳温湿度、甲醛、二氧化碳PM2.5等数据在线监测等数据在线监测n传输周期不受限传输周期不受限n感知冷暖,满足调控需求感知冷暖,满足调控需求
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