智慧供熱：引領(lǐng)供熱行業(yè)發(fā)展新方向

　　長(zhǎng)期以來(lái)，供熱系統(tǒng)的運(yùn)行調(diào)度控制主要依據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)完成，但伴隨供熱系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，調(diào)控頻次和精確度的增加，傳統(tǒng)基于人工的控制方式已難以保證供熱系統(tǒng)的安全、高效運(yùn)行。當(dāng)前，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)在復(fù)雜生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行管理、調(diào)度控制和要素配置方面展現(xiàn)出強(qiáng)大的能力，發(fā)展智慧供熱已經(jīng)成為我國(guó)供熱行業(yè)的共識(shí)。

　　智慧供熱是以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的信息技術(shù)與先進(jìn)供熱技術(shù)的深度融合為基礎(chǔ)，以用戶需求為目標(biāo)，以低碳、舒適、高效為主要特征，具有自感知、自分析、自診斷、自決策、自學(xué)習(xí)等技術(shù)特點(diǎn)的現(xiàn)代供熱模式。智慧供熱是以供熱系統(tǒng)智能化為前提的。隨著城鎮(zhèn)供熱的發(fā)展，供熱物理設(shè)備網(wǎng)的復(fù)雜度也在提升，傳統(tǒng)的供熱系統(tǒng)很難滿足精細(xì)化運(yùn)營(yíng)和個(gè)性化服務(wù)的需求，必然要走向智能化。

　　供熱系統(tǒng)智能化要求物理設(shè)備網(wǎng)具有可調(diào)節(jié)、可控制、可計(jì)量能力。智慧供熱需要用智能技術(shù)和算法解決供熱過(guò)程涉及的分析、推理和決策性問(wèn)題，將智能化建設(shè)深入到相對(duì)完整的供熱流程中，在供熱生產(chǎn)、服務(wù)過(guò)程中使系統(tǒng)具備分析和決策能力：通過(guò)自我學(xué)習(xí)、自主判斷、優(yōu)化配置、升級(jí)能力等智能行為，對(duì)物理設(shè)備網(wǎng)的未來(lái)走向及供熱參數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè);利用通過(guò)人工智能手段獲得的控制模型對(duì)物理設(shè)備網(wǎng)進(jìn)行控制，完成人力無(wú)法實(shí)現(xiàn)的工作，大限度地將供熱人員從體力勞動(dòng)和大量的腦力勞動(dòng)中解放出來(lái)，創(chuàng)造增量?jī)r(jià)值。

　　1.智慧供熱的優(yōu)勢(shì)

　　智慧供熱涉及供熱行業(yè)的設(shè)備制造、系統(tǒng)集成、物理設(shè)備網(wǎng)及信息物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)計(jì)和建造、企業(yè)運(yùn)維等環(huán)節(jié)。供熱系統(tǒng)運(yùn)行涉及系統(tǒng)運(yùn)行策略和控制策略的制定。系統(tǒng)運(yùn)行策略是供熱工程師綜合考慮系統(tǒng)參數(shù)指標(biāo)要求、實(shí)現(xiàn)方案、節(jié)能及經(jīng)濟(jì)性等方面后提出的，需要工程師具備豐富的供熱系統(tǒng)、設(shè)備、建筑熱工等方面的知識(shí)。系統(tǒng)控制策略是系統(tǒng)控制工程師提出的，是實(shí)現(xiàn)運(yùn)行方案的控制策略，系統(tǒng)控制策略的提出，需要具備豐富的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、自控、過(guò)程方面的知識(shí)。

　　供熱自動(dòng)化是智能供熱系統(tǒng)的基本功能，供熱設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行本質(zhì)是“機(jī)器替人”，強(qiáng)調(diào)在無(wú)人操作的情況下實(shí)現(xiàn)供熱設(shè)備的不間斷運(yùn)行。

　　供熱信息化是智慧供熱的基礎(chǔ)，本質(zhì)上強(qiáng)調(diào)供熱信息的互通互聯(lián)、設(shè)備無(wú)人值守。供熱信息化完成供熱的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、系統(tǒng)控制、企業(yè)管理和用戶服務(wù)。供熱信息化階段，軟件所采用的調(diào)控模型是利用已有的靜態(tài)物理模型(包括基礎(chǔ)理論模型、流程邏輯模型、設(shè)備模型、組件模型、故障模型、仿真模型等)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)編制的，是用靜態(tài)模型來(lái)處理供熱運(yùn)行中的動(dòng)態(tài)問(wèn)題。

　　智慧供熱以數(shù)據(jù)分析為切入點(diǎn)，通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，從經(jīng)驗(yàn)和流程驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)決策，追求供熱運(yùn)行決策環(huán)節(jié)的科學(xué)，形成一定約束條件下供熱系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)決策方案，用來(lái)控制供熱物理設(shè)備網(wǎng)實(shí)體。供熱系統(tǒng)智能化追求的是供熱系統(tǒng)的柔性運(yùn)行，本質(zhì)是“人機(jī)協(xié)同”，強(qiáng)調(diào)供熱系統(tǒng)能夠自主配合外部條件變化、用戶需求變化和人的工作，利用人工智能提升工作效率和系統(tǒng)安全。

　　智慧供熱系統(tǒng)中，制定運(yùn)行策略及控制策略時(shí)均需利用人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)決策過(guò)程的智慧化。決策中所應(yīng)用的模型或來(lái)自人工智能分析結(jié)果，或來(lái)自機(jī)理模型+人工智能方法。智慧供熱系統(tǒng)可自主決策，決策模型具備自我學(xué)習(xí)能力，控制模型可自動(dòng)更新，控制過(guò)程精準(zhǔn)，效果逼近系統(tǒng)能效。

　　面對(duì)城市集中供熱系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大和多元化發(fā)展的新趨勢(shì)和新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)基于人工經(jīng)驗(yàn)的調(diào)度控制已難以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)控，借助新一代信息技術(shù)發(fā)展智慧供熱已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)?！皵?shù)字孿生”是物理系統(tǒng)與信息技術(shù)融合的重要應(yīng)用形式，以數(shù)據(jù)和模型為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)物理系統(tǒng)的智慧化運(yùn)行管理。

　　智慧供熱的價(jià)值主要體現(xiàn)在：促進(jìn)清潔供熱、可再生能源供熱等技術(shù)的實(shí)施與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)清潔供暖;有效利用供熱系統(tǒng)中“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”不同環(huán)節(jié)的靈活性，改善供熱系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性;基于“數(shù)字孿生”模型，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)態(tài)勢(shì)實(shí)時(shí)感知和預(yù)測(cè)，提升供熱系統(tǒng)可靠性水平等。

　　2.智慧供熱企業(yè)的未來(lái)展望

　　目前，我國(guó)供熱行業(yè)已廣泛開展了數(shù)字化和信息化改造，供熱系統(tǒng)的日常管理日益科學(xué)化和精細(xì)化。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，信息化的實(shí)現(xiàn)不等同于智能化、智慧化的實(shí)現(xiàn)，智慧供熱的技術(shù)依然需要持續(xù)發(fā)展。本文認(rèn)為，未來(lái)需要繼續(xù)深入研究與實(shí)施的工作可歸納如下。

　　(1)深入研究先進(jìn)信息技術(shù)與控制方法，實(shí)現(xiàn)供熱系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行。充分利用供熱系統(tǒng)中"源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)"不同環(huán)節(jié)靈活性，全面提升系統(tǒng)運(yùn)行管理水平;有效發(fā)揮人工智能技術(shù)在供熱系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測(cè)、故障診斷、異常情況識(shí)別等方面的作用。利用信息技術(shù)逐步實(shí)現(xiàn)從計(jì)算智能、感知智能，到認(rèn)知智能、決策智能的高水平智慧供熱。

　　(2)加強(qiáng)智慧供熱技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，推廣智慧供熱成功案例。通過(guò)大型企業(yè)或產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟牽頭，制定行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)，避免重復(fù)低質(zhì)量建設(shè)，需要通過(guò)成功案例的推介和相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，推進(jìn)智慧供熱更為廣泛的應(yīng)用和技術(shù)落地。