王立波
宁夏华电供热有限公司 宁夏银川 750000
宁夏华电供热有限公司全面负责华电银川“东热西送”智能化集中供热项目。该项目是积极响国家“蓝天保卫战”，落实自治区“生态立区”战略、中国华电集团公司发展战略，推进银川市 “绿色、高端、和谐、宜居”城市品牌建设的重要工程，该项目采用灵武电厂为热源供给，通过对空冷机组进行高背压供热改造，设计供回水温度为130/30℃，一级管网全长41公里，采用大温差热泵技术超长距离输送的热电联产供热工程。该项目一期于2018年11月正式投产，预计二期投运后，供热面积将达到7000万以上平方米，覆盖2430多个小区，约210万居民享受到华电的优质供热服务。
关键词：网格化优化负荷配比；调结构；转方式；构建管理基础
1 新建热网≠新热网，大规模、大温差、超长管线背后的调节难、维护难
该项目为全国首家采用百万空冷机组、长距离、跨黄河、大温差集中供热技术，一期工程的顺利投产开创了全国一次开工建设面积最大、工程难度最大、一次性投运面积最大、建设时间最短等多项纪录。大温差长输热网设置有大型隔压站，项目时间紧任务重为保如期供热，利用旧锅炉房一、二级管网系统，拆除锅炉后在原址建设安装大温差热泵机组即建设中心站，从而产生了多级“四环间联”系统，项目一级管网DN1400管道采用冷安装无补偿设计，其中有1.8公里盾构隧道和三处架空管道的跨越安装。城区供热半径达14公里，一期投运面积为3770万㎡，对热网供热参数进行调整，需要经过13小时才能到达主城区末端最不利中心站。热水到达末端用户的滞后时间则会高达18个小时以上。如图一
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图一
但最大的困难还远不止这些，接带负荷的老旧管网年限长、管网老化、水力工况复杂、原有管线设计缺陷及供热管径不匹配都是安全供热的拦路虎。如何对大型热网进行调节保证热网运行的快速性、安全性和经济性，成为企业带头人思考的头等大事。供上热、供好热、智慧供热三步走战略是宁夏华电供热员工心心念念的共同目标。
2 优质、绿色、高效的热源喂不饱20年的老管网
一期工程在2018年11月顺利投产，但供热工作的难点远不是热网里面有了热水。中心站里的优质热源与原生管网的磨合期出现了严重的水土不服，浩浩荡荡的智能热网工程开工建设了将近一年，老百姓都期望着24小时供热，房间里温暖如春，但现实比期望更骨感。二网水力不平衡，中心站输出的稳定热源到了到了百姓家里变得并不稳定，吉和家园管网已经有36年了，末级管网严重老化，管径比例小于设计管径，而且管道结垢腐蚀严重，同时阀门锈蚀无法操作。小区里频繁出现爆管情况，大多数老城区的楼龄都在20年左右，当时建筑施工质量和管网的选材都存在很多隐患，改造的小型供热企业负荷发展没有规划，在管网系统上接带新用户较为随意，出现“小马拉大车”、“一字长龙”、“肠梗阻”等严重影响供热质量的低级水力问题，而且为抢夺供热地盘，各热企的供热区域形成你中有我，我中有你犬牙交错的局面。高压恒温的热水无疑在挑战老管网的底线，四处爆管，遍地开花，2018年供暖季爆管次数1800余次，几乎成了银川微信朋友圈里的一大城市特色。供热公司的客服电话连续几个月爆棚，检修人员只能头疼医头脚疼医脚到处打补丁保供热。
3 近期 —远期—“一盘棋”统筹管理以网格化改造为公司战略性项目
此工程在银川是重点民生工程、政治工程，为了彻底扭转被动局面，提供真正的可靠、安全、优质的供热服务，公司多次邀请行业专家到银川实地考察分享先进技术，总结2018年供暖季项目一期管网的运行经验，多次组织技术分析会议，制定多套解决方案的可研报告。最终确立改造目标，从长远考虑要为银川打造精品地下隐蔽工程，管线改造要适应未来城市发展建设需求，重新梳理特许经营区内热网布局情况，合理规划局域网结构范围，将特许经营区内热网进行网格化优化改造作为企业的一个长期战略性项目。制定3-5年整体构架改造优化建议和短期改造目标一致的管网改造执行方案。2019年对部分老旧设备及管网投入1.2亿元进行改造，涉及202个小区，1073万㎡供热面积。改造后，三、四级管网水力平衡有了极大改善，供热三耗有了明显的下降，供热质量得到了大幅提升。
4 敢于创新为热网调结构、转方式，用网格化理论优化负荷分配
优化改造，即是为原生热网动手术，如何分割整合，要有一套正确的理论做支撑，汲取国内多位供热专家的智慧，整合了几大要点，作为优化热网的基本理论，创新点1切：遵循供好热、降能耗、智慧化的节点顺序，将供热半径较长、楼体保温系数差别较大的热负荷整合到邻近区域优化负荷的组成结构；创新点2合，缩短中心站到负荷的供热半径，将热负荷的类型相近的区域整合到一个网格化管理区间；创新点3配：网格化中心站的基础设备合理选配热水型吸收式热泵型号，提高能源利用效率；创新点4调：末级站普遍采用分布式混水供热系统，其调节范围非常广泛、灵活，对热网的热源提供压力参数要求较为宽泛，在运行中不必考虑热源网压差问题；创新点5算，利用远程数据采集设备能够将热网的实时数据回传到管理平台进行实时参数运算，局域网的负荷相对平衡，减少修正系数给能源统计带来的计算偏差，完善数字化能源管理的基础建设。一期工程通过技改划分37个中心站为局域网管理的整体网格化区块布局。如，图二所示
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图二
优化负荷配比的原则，一是合理分配单个中心站的管辖范围，根据中心站原有负荷的特点遵循就近划分、管线辐射半径合理、设计容量预留高于20%总体接带负荷不超过80万㎡、接带类型相似，保温工艺相近的负荷。二是采用溴化锂热泵技术增加供回水温差，提高中心站热源的有效利用率，根据实际运行情况制定“一站一指标”策略横向对比各项生产指标综合排名。三是对末级站的混水技改，普查热网管径进行水力平衡计算，合理配置负荷运行参数、管径值、循环泵出力及终端用户参数的调节范围。减少水力工况不平衡对局域网系统造成的冲击。削减了以中心站为单元的局域网水力波动对热源网的干扰，热网运行安全系数不断提升。
实例，某台寺中心站改造案例改造概况：某台寺中心站原生接带供热面积约190万平方米，辖区内接带14个末级站。局域网供热半径为2.5KM。
（1）存在问题1中心站循环流量偏小，且循环水泵四台并联运行；
（2）存在问题2供热半径过长、系统能耗高；
（3）存在问题3末级站换热器运行参数与设计参数偏离大；
（4）存在问题4区域网供水温度偏低，系统循环温差偏小；
（5）存在问题5西线末级站辖带面积约40万，供热半径约1.2km，水力失调严重。
解决方案1加大中心站循环水泵，循环水泵配置建议为两运一备；
解决方案2近期将北京东路以北（约54万平米）新建中心站；将北京东路以南（约75万平米）再新建中心站。
解决方案3将西线末级站分为3个小末级站、优化供热半径和水力工况；
解决方案4将末级站改为混水站
解决方案5合理设置运行参数，区域网运行温差至少为30摄氏度；
解决方案6安装水力平衡设备及管网监测设备，实施监测，指导中心站运行参数。
案例改造后实况：1。中心站循环水泵目前有4台，单台参数为流量614.9m3/h，扬程83m；而4台水泵并联，其流量同时有效系数仅约0.75-0.78左右；为了提高设备运行效率，降低运行电耗，将本中心站循环水泵变为1300m3/h，扬程63m，台数为3台（2运1备）。2.将末级站改为混水站，则中心站的补水系统需同时满足区域网和末级网共同的补水，补水泵改为110m3/h，扬程25m，台数为2台（1运1备，事故工况2运）。3.智能电动平衡阀可以进行中心站、末级站、用户三级全自动化智能联动调节，解决了供热系统水力失调问题。在降低供热企业用热成本的同时，有效解决因二次网水力失调造成用户间供热温度差异较大。4.本项目三级网的自动调控已经实施完成，目前水力失调的主要原因是庭院管网的水力失调，水力失调不仅造成部分用户供暖效果不佳，而且是电耗、热耗均会增加。根据管网的水力工况，考虑到实际的投资成本与取得的效果，本区域局部楼宇需安装智能电动水力平衡装置。
5 用好“网格化”概念，全面升级网格化对热网生态链的平衡效应
热网的网格化改造，是企业的一个长期战略布局，用好网格概念不断深化网格管理的进深布局，包括参数、设备、营收等等系统的区块化管理。第一步，热网网格化负荷优化的分配是建设一个稳固的系统布局的基础，在整个供热智控系统里建设不好网格负荷优化，数据模型的类比就没有生产指导意义。类似魔方结构，每一个局域区块都有一个相对独立的体系，以网格化的负荷优化布局，进行热企的纵深规划，形成一个智慧热网生态平衡体系在完善智慧热网系统后，通过大数据的运算功能，形成整个热网的智慧运转，如图三所示，
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图三
6 坚定战略布局正确性，树立智慧热网示范标杆
供好热，特别是实现智慧化供热，其基础是供热设备和管网系统的合理匹配，根据供热负荷的设计计算，各中心站合理的接带供热面积及供热半径，实现管网运行的平稳和调节的快速响应，并可实现自动调节的水力平衡系统，网格化优化负荷配比是一项基础性、战略性的工程，要超前计划，压实责任，强化落实，快速推进一期技术改造，确保二期工程顺利投产。结合技改项目彻底解决历史遗留的供热“顽疾”。不忘为民供好热的初心，坚持科技兴企路线，超前谋划，科学统筹供热负荷的长期治理需求，全面升级供热系统的网格化概念，通过坚持做好负荷优化的网格改造战略，热网系统更加安全、平稳，生产运行参数可调可控。构建好大型热网的远期规划，开发建设数字化智慧热网管理系统，打通多平台数据共享的技术壁垒整合一体化数字技术控制模式，全面建成国内一流的智慧化供热企业。
7 用结构创新赢企业经济效益和社会效益双丰收
企业还将打好科技管理升级和技术改造的“组合拳”在做好热网技术改造和智慧热网建设的同时要深挖管理潜力，按照“一站一指标”原则加强指标过程管控，逐步实现能耗指标的最优化。在2019-2020年供热季，供热三耗数值有明显降低，仅电耗一项，2019年12月与2018年12月基本相同的负荷下对比#1中继泵站用电量同比下降1247520kw.h，用电单耗同比下降20.1%；#3隔压站用电量同比下降1233840kw.h，用电单耗同比下降28.7%，仅12月份比上个采暖季节约132.2万元。通过热网网格化负荷优化的设计与实施，逐步提高对热网的智慧管控能力，提升供热质量基本达到全部供好热的目标。供热技术不断迭代更新，也为将来实现个性化、柔性化供热提供基础准备。
自治区、市级政府供热管理部门也给予了充分的肯定，公司夺得银川市供热质量查评企业第一名，荣获A级绿牌供热单位，成为自治区唯一一家非政府机构获得政策补贴3000万元。根据企业“三步走”战略目标，扎实做好“为人民供热”的民生事业，走绿色、环保的高质量发展之路，打响“华电供热”的品牌效应，地方政府和广大市民对华电供热的认可度、满意度、信任度进一步增强，为公司发展创造了良好的外部环境。