长春经济技术开发区供热集团有限公司热电环网监控与供暖调峰节能改造项目

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一、案例名称

长春经济技术开发区供热集团有限公司热电环网监控与供暖调峰节能改造项目

二、案例业主

长春经济技术开发区供热集团有限公司成立于2012年5月。公司占网面积1315万m，供热面积1058万m²，热用户83000余户（其中企事业单位414户）。供热区域为南起卫星路，北至吉林大路，东起洋浦大街，西至伊通河兴隆山镇西部。供热规模在长春市范围内排名第四位。

公司现有热水锅炉40吨9台，80吨3台；蒸汽锅炉35吨11台，10吨2台。有直管换热站86座，自管站75座。公司下设11个职能处室，7个基层供热公司，1个子公司（鸿泉管道安装），公司职工人数570人。

三、项目案例介绍

1.改造范围及改造内容

（1）改造范围。

热电、昆山热源站集中节能调控平台及一次、二次网热力控制系统（含切网控制）改造以及下带换热站的节能自控设备改造。

（2）改造内容。

①热源站节能监管系统改造内容。

对锅炉加装远传温度、压力等传感器；对锅炉运行状态进行监视，将锅炉运行数据采集至集中节能控制平台。

②换热站节能系统改造内容。

一次管网增加气候补偿设备，根据室外温度，自动/手动控制一次网流量；换热站增加可编程控制器，采集温度、压力、流量、循环泵、补水泵、水箱液位等参数状态；换热站增加远程监控设备，360度全视角监控，包括夜视、巡航等功能；采用专用的光纤传输（或租用运营商设备），将运行数据和监控画面传输至中央控制室，保证监控画面和数据的实时同步；中控室增加专用的电脑，实现对各换热站实时数据和画面的监控，并对设备控制，记录一年的运行数据和监控记录，并自动分析计算数据生成报表，并储存往年运行记录；在换热站的一次二次网出入口增加关断迅速灵活使用寿命长的电动调控阀门。

2.技术原理

集中供热是现在我国最基本的供热方式，随着室外气温变化，集中供热中的季节性热负荷是变化的。以采暖热负荷为例，其设计热负荷只是在室外气温低于采暖室外计算温度时才出现，时间很短。根据《采暖通风与空气调节设计规范（GBJ19-87）》规定：“供暖室外计算温度值，应采历年平均不保证5天的日平均温日”。在整个采暖期内，最大热负荷的持续时间应在120h内。考虑到设备、管网方面的初投资和煤、水、电、人工等运行费用的因素，在室外温度低于某一设定温度时，可能出现供热能力不满足采暖热负荷要求的情况。对于热电联产集中供热，在电厂机组固定的情况下计算可用于供热的热量时，如果以设计状态下的最大热负荷计算，则在整个采暖期大部分时间内机组的实际供热量小于其额定供热量，机组的最大热负荷年利用小时数因此下降，从而使供热机组在凝汽工况下发电量增加，其结果将造成燃料消耗的增加和电厂经济效益的下降。该项目中的设计就是考虑在电厂机组运行最佳状态的情况下对热力公司进行热能输送，其输送出的热量值是最适合的发电运行需要消耗掉的热量。

热电联产系统是多热源供热系统，多热源供热系统是在同一个供热管网中的不同位置上，同时存在多个热源。其中最大的一个热源称为主热源，另外几个小的热源称为调峰热源，也叫峰荷热源，它一般为大、中、小型的区域供热锅炉房。各热源可分布在管网的任何位置，但较理想的方式是热源均在管网的远端。在项目中，长春市第二热电厂的供热即为主热源，昆山区域锅炉热源即为峰荷热源。

综上所述，不应按最大热负荷去选择供热机组，而是把最大热负荷乘以一个小于1的系数作为选择机组的依据，从而使供热机组的最大负荷利用小时数增加。对于室外温度较低时热负荷不足部分，则采用其它方式补充高峰负荷。这种方式就是所谓的调峰。

因此在建设“热电一昆山”环网热电联产项目中，热源的能量供应系统时，为使系统的经济性达到最佳状态，应根据电厂机组的容量和型式计算热负荷的大小及特性合理地进行并网运行，同时使用昆山热源的锅炉房作为调峰锅炉房进行运行。

调峰热源可设置在热电厂内，也可在热电厂外建立锅炉房。调峰热源的连接运行方式应依据调峰热源位置、主热源的热媒参数以及系统的调节方式等因素确定。常见的连接运行方式有串联运行、并联运行和切断运行。

其中切断运行的控制方式，即热负荷高峰期，把调峰热源连同其供热范围内的用户一起与主干线切断而自成体系。从而减少了基本热源的热负荷，这种运行方式是锅炉房作为调峰热源时经常采用的方式。其调峰方式的供热原理图见图1。

图1供热原理

“热电一昆山”项目中调峰热源设在热电厂外且离主热源较远，并且经济开发区与热电公司是买热关系运行，所以调峰锅炉房独立以热源形式运行，则采用切断运行的连接方式更加合理，即调峰热源只单独对某一部分换热站供热。平峰时，全部用户热量均由主热源提供；高峰期，则把全部用户中的某一部分与主热源切断，由调峰热源单独对其供热。

为实现真正意义上的换热站无人值守，建立监控系统，一方面，采集温度、压力、流量、循环泵、补水泵、水箱液位等参数状态；另一方面实时视频监控站内的实际情况，通过通讯传输，将采集的视频信号和运行数据传输到中央控制室，在控制室内记录各项数据，并自动分析计算行程报表。同时在中央控制室能够控制气候补偿设备，循环泵、补水泵的启停和运行参数，控制方式可以选择手动控制也可以选择自动控制。

图2系统流程图

站内改造内容以及独立控制功能：

（1）站内自控与远程监控。

①采集换热站内一次、二次网温度、压力、流量、热量、电动阀阀位、循环泵、补水泵频率信号。

②实现本地和远程循环泵、补水泵、电动调节阀等设备的自动、手动控制。

③一次网电动调节阀的控制。

自动：气候补偿控制，根据室外温度，自动调节电动调节阀的阀位，控制二次供水温度；

手动：手动开启或关闭阀门，并可手动给定阀位。

④循环泵的控制。

自动：恒压差变频控制，随着外网的压差变化，自动调节循环泵变频频率；

手动：手动启动或停止循环泵，并可按手动给定的某一频率运行。

⑤补水泵的控制。

自动：根据二次回水压力，变频自动定压补水；

手动：手动启动或停止循环泵，并可按手动给定的某一频率运行。

⑥系统超压自动泄水，手动泄水控制。

⑦补水泵的保护。

当水箱液位低于设定值后，系统报警，低于临界值后，补水泵停止运行，实现对补水泵的保护。

⑧循环泵的保护。

当二次压力低于设定值后，系统报警，低于临界值后，循环泵自动停止运行，实现对循环泵的保护。

⑨自启功能。

系统断电恢复后，自动根据设定的参数运行；低液位低压保护启动设备停止运行后，液位和压力参数达到设定值，系统自动启动。

⑩设备故障报警、超压超温报警，实时报警，同时自动记录报警记录直至手动消除。

①在换热站内配备的触摸屏上显示站内数据，现场控制设备。

②在锅炉房中控室电脑上远程监控，可查看数据，并可远程控制所有的设备，根据需要设置了查看和控制的权限，输入密码方可控制设备的运行状况。

③可记录采集的一次、二次温度、压力、流量、热量、电动阀阀位、循环泵频率的数据，根据要求的记录周期自动记录。

（2）远程视频监控。

①云台与电动镜头的控制，可进行预置位、巡航、轨迹的设置与调用，可实现自动或手动360度全视角监控。

②具有夜视功能，在夜间也能够实现监控。

③具有报警输入、移动侦测报警、遮挡报警、报警联动输出等报警功能。

④自动存储视频记录，采用PS标准封装的码流存储格式。支持定时和事件两组视频编码参数。支持按事件查询录像文件。支持冗余录像。

⑤视频记录设置为24小时不间断存储视频记录时，硬盘可存储6个站1个月的记录，设置为移动侦测记录

即有人进入或有物体移动时存储视频记录时，可大大提高硬盘存储记录的时间，一般可存储一个采暖季的记录。

（3）数据传输。

①采用专用的光纤传输，保证监控画面和数据的实时同步。

②采用电信、移动、网通等运营商提供光纤传输，选择合适带宽的包月的光纤网络传输换热站的数据和图像，由运营商提供设备和服务。

（4）换热站热能控制。

热源部分调控的最基本的原则就是使热量的消耗与不断变化的负荷达到一个动态平衡，即产热量与需热量相匹配。所以在热量的控制中就应该找出导致负荷变化的主要参数并加以监测，并根据检测结果来控制热量的使用。

站内的控制采取了两种控制技术，分别控制水的循环量，达到需热量和产热量的最佳匹配。

采用气候补偿控制与电动调节阀结合控制一次水循环量，从而控制热量的产生：

对于供热系统来讲影响负荷的主要参数主要是室外气温的变化，室外气温的变化必然导致系统的整体负荷的变化，有必要就此调节系统的供热量。所以，热源的调节中应以室外作为基本参数调节产热量，同时可通过典型房间的室温或回水温度等作为参考值进行修订。这就是采用的气候补偿原理，根据系统的特性设计出一条室外温度与供水温度关系曲线，随室外温度的变化自动实现系统的调节，这样系统通过调节换热站一次侧的电动调节阀的开度等，达到根据室外气温自动（平台管控）调节一次水循环量从而控制热量的消耗（这一功能可实现独立控制，并且可以通过集中监控平台控制）。

四、项目年节能量及节能效益

项目由两个热源厂组成，为40个换热站供热，其所带供热负荷总面积为2549217m，2013年采暖季170天，热电线路与热水锅炉线路总消耗热量1114738GJ。通过项目改造，预计效益分享期内，项目每采暖季节能8349吨标煤，实现年节能效益459.19万元。

五、商业模式

该项目采用节能效益分享型合同能源管理模式运作。节能服务公司提供调研诊断、可行性研究报告、节能设计、项目融资、项目实施、节能效果保证、售后服务等。合同期为3年。

六、融资渠道

该项目投资额约为680万元，由节能服务公司投资。