1 背景

　　1.1 現有供熱收費體制下的運行調節方案在現有供熱按面積收費的體制下，由于用戶(hù)沒(méi)有調節散熱器流量的手段，通過(guò)散熱器流量的多少是由供熱企業(yè)來(lái)控制。因此供熱企業(yè)可以按定流量或分階段變流量質(zhì)調節的調節方案進(jìn)行運行管理，即供熱網(wǎng)的總流量在整個(gè)供暖期內保持不變或分階段變一、二次流量，而在該階段內只根據室外溫度高低來(lái)調節供熱網(wǎng)的供水溫度就可以滿(mǎn)足用戶(hù)的供熱要求。因此，從技術(shù)角度看，一個(gè)供熱網(wǎng)要做到正常供熱，只要在運行中：

　　A. 保證流量分配均勻：在初調節時(shí)把整個(gè)供熱網(wǎng)的水流量分配調整到用戶(hù)所要求的設計流量，即各管路的流量按供熱面積多少分配均勻即可；

　　B. 保證合適的供水溫度：對于一次網(wǎng)，由熱源處根據室外溫度的高低來(lái)控制熱源出口的供水溫度；對于二次網(wǎng)，只要熱力站設計及初調節合理，在一次網(wǎng)供水溫度調節適當的情況下即可保證二次網(wǎng)的合適供水溫度。

　　這種運行方案的調節主動(dòng)權在供熱企業(yè)，它可以主動(dòng)地調節、控制供熱網(wǎng)的流量和供水溫度即供熱量，其調節的原則就是流量按供熱面積均勻分配。

　　1.2 按熱量計量收費后引起供熱網(wǎng)運行調節的變化把現行按面積供熱收費體制改為按熱量計量收費新的收費體制后，為了計量熱量并且用戶(hù)可以根據需要調節室內溫度，因此每個(gè)用戶(hù)都要安裝熱量計，并在每個(gè)散熱器上安裝溫控閥。這樣用戶(hù)將根據自己的需求調節溫控閥來(lái)控制室內溫度，例如夜間客廳、無(wú)人居住房間均可以調低溫度減少供熱量、降低供熱費用，從而調動(dòng)了用戶(hù)節能的積極性。這種調節，本質(zhì)上是調節散熱器的流量大小來(lái)調節散熱器的供熱量多少，從而達到控制室溫。當用戶(hù)需要調節室溫時(shí)開(kāi)大或關(guān)小溫控閥，這時(shí)通過(guò)該用戶(hù)散熱器的熱水流量就要發(fā)生變化。當眾多用戶(hù)調節自己的流量后，整個(gè)供熱網(wǎng)的流量和供熱量也將隨之變化，而這個(gè)流量和供熱量的變化是供熱企業(yè)和熱源處無(wú)法預知和控制的。這也就是說(shuō)，分散的眾多用戶(hù)成為主動(dòng)的調節者，而供熱企業(yè)和熱源處則由主動(dòng)變?yōu)楸粍?dòng)的適從者。這種變化必然帶來(lái)新的課題：

　　A. 在供熱企業(yè)不可能再維持供熱網(wǎng)定流量質(zhì)調節的方式下，供熱網(wǎng)流量如何調節？

　　B. 在定流量運行時(shí)供熱量隨室外溫度的變化有規律可循，但用戶(hù)調節后供熱網(wǎng)的總供熱量隨機變化增大，熱源如何調節才能適應這種較大隨機變化量的情況？

　　C. 在保證用戶(hù)供熱質(zhì)量的前提下，供熱企業(yè)如何運行才能降低運行費用、提高經(jīng)濟效益？

　　D. 供熱網(wǎng)一次、二次系統的調節有何區別和聯(lián)系？

　　1.3 供熱企業(yè)的運行管理現狀幾十年來(lái)我國集中供熱行業(yè)一直是帶有社會(huì )保障性質(zhì)的公用企業(yè)，雖然近年來(lái)有所變化，但由于體制和觀(guān)念的長(cháng)期影響，使得供熱企業(yè)的壟斷性掩蓋了競爭性、政策性虧損掩蓋了經(jīng)營(yíng)性虧損，因此造成了運行管理水平、經(jīng)濟效益不高，對計量收費后供熱網(wǎng)的運行調節變化在思想上還沒(méi)有深入的認識。同時(shí)，目前絕大多數供熱企業(yè)收費困難，企業(yè)只能停留在維持基本運行狀態(tài)，無(wú)力進(jìn)行技術(shù)改造，現有的調節設施無(wú)法適應計量收費后供熱網(wǎng)運行調節的要求，在技術(shù)上也沒(méi)有充分的準備來(lái)迎接這一新的形勢。因此必須對計量收費后供熱網(wǎng)運行所發(fā)生的變化進(jìn)行深入的研究，提出適合我國運行管理水平、經(jīng)濟承受能力的調節策略和調節裝備，使得這些調節策略先進(jìn)可行、經(jīng)濟使用，保證計量收費后供熱網(wǎng)既能可靠運行、滿(mǎn)足用戶(hù)的供熱要求，同時(shí)又能高效節能、使供熱企業(yè)的運行管理、經(jīng)濟效益都有一個(gè)明顯的提高。

　　2 工作基礎

　　2.1 掌握并發(fā)展了現有按面積收費體制下供熱網(wǎng)運行調節方案的技術(shù)我國現有大型供熱網(wǎng)的運行調節可以分為兩類(lèi)：①人工觀(guān)測或自動(dòng)檢測運行參數，少量手動(dòng)調節——僅監測而不控運行參數；②自動(dòng)檢測、調節運行參數——既測又控。我們對手動(dòng)調節提出了模擬阻力調節法，其特點(diǎn)是首先現場(chǎng)測得實(shí)際流量、壓力，然后根據設計要求、通過(guò)計算機模擬計算得到在一定調節順序下所應具有的流量，最后按照計算模擬結果去調節相關(guān)的閥門(mén)。該調節方法能夠很好地克服調節時(shí)用戶(hù)之間的相互耦合現象，從而簡(jiǎn)單方便、快速準確，已在多個(gè)小區推廣應用。承擔單位已開(kāi)發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的集中－分散式的計算機控制系統，已經(jīng)在國內多個(gè)供熱網(wǎng)上得到應用。通過(guò)這些工作，掌握并發(fā)展了現有供熱網(wǎng)運行調節技術(shù)。

　　2.2 開(kāi)發(fā)了供熱網(wǎng)水力工況模擬分析軟件該軟件不僅可以模擬分析枝狀網(wǎng)、環(huán)狀網(wǎng)的流量、壓力分布的水力工況，而且具有獨特的性能：可以模擬各個(gè)閥門(mén)調節時(shí)的水力工況變化情況；可以模擬分析變頻泵在不同頻率下供熱網(wǎng)的水力工況；可以進(jìn)行供熱網(wǎng)的可及性分析計算，以保證調節控制的作用得到可靠的發(fā)揮。該軟件已在幾十個(gè)供熱網(wǎng)的調節控制分析中應用，有著(zhù)極大的應用前景，對計量收費后供熱網(wǎng)運行調節的模擬分析會(huì )起非常重要的作用。

　　2.3 完成了多個(gè)供熱網(wǎng)運行管理計算機監控系統的實(shí)際工程從1990年以來(lái)，先后完成了數十個(gè)城市的供熱網(wǎng)計算機檢測控制系統，積累了大量的實(shí)踐經(jīng)驗和工程實(shí)施能力。深入的理論研究和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，使得我們具有完成供熱網(wǎng)變流量監控方面的能力。

　　2.4 初步研究探討了計量收費后的供熱網(wǎng)調節技術(shù)根據國外的有關(guān)經(jīng)驗，并結合我國的實(shí)際情況，我們初步提出了一次網(wǎng)和不同熱力站下的二次網(wǎng)的調節方案，即直連站、間連站、混連站的一次、二次網(wǎng)的調節控制方案。

　　3 實(shí)施計劃

　　3.1 供熱網(wǎng)現狀調查計量收費后供熱網(wǎng)的運行將由現行的定流量運行變?yōu)榱髁窟\行，為了了解這一變化對企業(yè)運行管理帶來(lái)什么影響和企業(yè)有什么技術(shù)應對，因此應調查現有供熱網(wǎng)狀況以及在計量收費后運行管理所可能面臨的具體技術(shù)管理問(wèn)題，如設備狀況、改造具體實(shí)施的可能性、人員技術(shù)狀況等，使將來(lái)的改造方案切實(shí)可行。

　　3.2 進(jìn)一步研究一次網(wǎng)的調節控制方案，從理論、模擬分析上掌握關(guān)鍵技術(shù)在按戶(hù)依據熱量計量收費后熱量成為一種商品，用戶(hù)有權決定自己購買(mǎi)多少熱量，供熱企業(yè)作為供應商應充分保證足夠的商品以供用戶(hù)購買(mǎi)。因此供熱網(wǎng)調節的原則是在保證充分供應的基礎上盡量降低運行成本。為保證充分供應，就要在任何時(shí)候用戶(hù)都要有

　　足夠的資用壓頭。為此采用供水定壓力控制和供回水定壓差控制兩種控制方法。但無(wú)論采用那種調節方法，都要涉及到以下幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題：

　　A． 控制點(diǎn)的選定；

　　B． 控制點(diǎn)的設定值的確定；

　　C．供水溫度的調節；

　　D． 如何合理、綜合調節供水溫度和控制點(diǎn)設定值，以盡量節省運行成本。

　　對上述問(wèn)題，要進(jìn)一步從理論、模擬分析上研究。

　　3.3 進(jìn)一步研究二次網(wǎng)的調節控制方案，使其可行合理而又簡(jiǎn)便經(jīng)濟由于二次網(wǎng)支路繁多，二次網(wǎng)的調節控制不可能完全像一次網(wǎng)那樣，否則在投資、管理上，都無(wú)法實(shí)施。因此必須提出符合二次網(wǎng)特點(diǎn)的、不同于一次網(wǎng)的控制策略。主要技術(shù)問(wèn)題為：

　　A． 控制設備的選擇；

　　B． 那些支路需要設置控制設備；

　　C．支路上控制點(diǎn)的選定；

　　D． 控制設備設定值大的何確定；

　　3.4 有/無(wú)計量收費用戶(hù)共網(wǎng)時(shí)的運行調節從現在的按面積收費改為按熱量計量收費需要對室內供暖系統進(jìn)行改造，由于改造量非常巨大，只能逐步分期進(jìn)行。因此一個(gè)大型供熱網(wǎng)的所有用戶(hù)不可能全部同時(shí)實(shí)施計量收費，必然會(huì )在一定時(shí)期內有/無(wú)計量收費的用戶(hù)會(huì )同時(shí)由一個(gè)供熱網(wǎng)供應。有計量收費的用戶(hù)，一般應采用定壓差控制，由于溫控閥阻力系數大，所需資用壓頭高，同時(shí)又是變流量運行；而無(wú)計量收費的用戶(hù)一般采用定流量控制，所需資源壓頭低，定流量運行。因此如何同時(shí)適應這兩種用戶(hù)的需要，處理好有/無(wú)計量收費共網(wǎng)過(guò)渡時(shí)期的控制，必須進(jìn)行研究。

　　3.5 總結實(shí)施中的工程經(jīng)驗在中國城鎮供熱協(xié)會(huì )指導下，技術(shù)委員會(huì )、清華大學(xué)、吉林熱力公司和北京煤氣熱力工程設計院共同合作，在理論分析、模擬研究的基礎上，選擇合適的供熱網(wǎng)進(jìn)行調節運行試驗，發(fā)現、總結實(shí)際工程中問(wèn)題和經(jīng)驗，得到具有普遍性的成果，為今后我國供熱網(wǎng)的調控大下基礎。

　　4 項目進(jìn)度安排2002.3-2002.12：調查、理論分析研究、落實(shí)試驗基地條件

　　2003.1-2003.9：落實(shí)、實(shí)施供熱網(wǎng)的調節控制改造

　　2003.10-2004.4：測試供熱網(wǎng)的運行情況

　　2004.5-2004.8：總結完善、完成項目報告。

　　5 項目預期目標

　　5.1 預期目標

　　A、得出計量收費后不同形式熱力站的一次網(wǎng)控制方案，以及具體算法和相應的控制軟件；

　　B、 得出二次網(wǎng)的控制方案及相應的算法軟件，使其經(jīng)濟合理，適合我國供熱網(wǎng)的具體運營(yíng)體制和管理水平；

　　C、提出有/無(wú)計量收費用戶(hù)共網(wǎng)運行條件下供熱網(wǎng)控制方案、算法和控制軟件；

　　D、在具有計量收費裝置、中等規模供熱網(wǎng)上實(shí)施運行調節，總結出經(jīng)驗；

　　E、 對適應計量收費后相應控制產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)提出指導意見(jiàn)。

　　5.2 社會(huì )、經(jīng)濟效益分析供熱質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到千百萬(wàn)人的基本生活狀況。如果供熱網(wǎng)運行調節完善的話(huà)，會(huì )給人們創(chuàng )造出一個(gè)舒適的家庭環(huán)境，使人們感到我們社會(huì )的溫暖，有利于社會(huì )穩定和發(fā)展。反之會(huì )成為社會(huì )的不穩定因素，近幾年一些城市發(fā)生的情況是值得重視的。因此，本項目順利實(shí)施，具有積極的社會(huì )效益。

　　一個(gè)中等規模供熱網(wǎng)循環(huán)泵的功率都在幾百千瓦以上，其一年運行所花費的電費也要幾百萬(wàn)元，而像北京這樣的大城市，其運行電費一年近千百萬(wàn)元。在保證供熱質(zhì)量的前提下，如果運行調節策略合理，可以節約運行電費5～10％，這樣一年可具有幾十萬(wàn)元到上百萬(wàn)元。我國北方中等規模以上的城市都具有供熱網(wǎng)，因此在全國（北方）角度來(lái)看，其節電程度非常劇大，具有極其可觀(guān)的經(jīng)濟效益。

　　6 目前進(jìn)展情況本課題已列入國家高技術(shù)應用部門(mén)發(fā)展項目，目前吉林市熱力總公司已落實(shí)了項目的實(shí)施場(chǎng)地，其它單位也正積極開(kāi)展有關(guān)研究工作。