探究“双碳”背景下智慧供热的创新发展

在“双碳”目标、即碳达峰与碳中和的宏大背景下, 能源行业的转型与升级成为时代赋予我们的紧迫使命。 作为城市能源消耗的重要组成部分,供热系统的智慧化发展不仅关乎民生福祉,更是推动绿色低碳转型的关键一环。智慧供热,作为现代信息技术与传统供热技术深度融合的产物,正逐步展现出其在节能减排、提高能效、优化资源配置等方面的巨大潜力。智慧供热通过集成物联网、大数据、云计算等先进技术,实现了供热系统的智能化监控、精准化调节与高效化管理,有效降低了能源消耗和碳排放,提升了用户体验和供热质量。

1 “双碳”背景下智慧供热的意义

1.1 节能减排的需求

在“双碳”目标下,减少碳排放是关键任务。传统供热系统往往存在能源浪费的情况,例如热量传输过程中的损耗、供热不均衡导致部分区域过度供热等。智慧供热通过精准的温度调控、热量分配等技术手段,可以有效减少能源的浪费,从而降低碳排放。例如,采用智能阀门和温度传感器,可以根据室内外温度实时调整供热流量,避免不必要的热量供应。

1.2 提高供热效率与质量

(1)精准供热。智慧供热系统能够实现对每个用户、 每个房间的供热需求进行精准分析。通过在用户端安装智能设备,如智能热表、室内温度传感器等,将数据反馈给供热控制中心。供热企业可以根据这些数据,精确地调整供热参数,确保室内温度达到舒适标准的同时, 避免过热造成的能源浪费。

(2)故障预警与快速修复。智慧供热系统具备实时监测功能,可以对供热管道、设备等进行2 4小时不间断监测。一旦发现故障隐患,如管道泄漏、设备异常等, 系统能够及时发出预警信号。这有助于供热企业快速响应,及时修复故障,减少供热中断的时间,提高供热的可靠性和质量。

2 智慧供热的创新发展方向

2.1 物联网技术的深度融合

(1)设备互联互通。利用物联网技术,将供热系统中的各种设备,如热源设备(锅炉、热泵等)、热网管道(阀门、补偿器等)、用户端设备(散热器、热表等)连接起来。这些设备可以实时交换数据,例如热源设备可以根据热网的负荷情况自动调整输出功率,热网中的阀门可以根据用户端的需求自动调节开度。

(2)大数据采集与分析。通过物联网采集的海量供热数据,包括温度、压力、流量等数据,可以进行大数据分析。供热企业可以通过分析这些数据,挖掘出供热系统的运行规律,优化供热调度方案。例如,根据不同时间段、不同天气条件下的供热需求数据,制定更加科学合理的供热计划,提高能源利用效率。

2.2 人工智能技术的应用

(1)智能预测与调控。人工智能算法,如神经网络算法,可以对供热需求进行预测。通过分析历史供热数据、气象数据(气温、湿度、风速等)以及用户行为数据,预测未来一段时间内的供热需求。供热企业可以根据预测结果提前调整供热策略,例如在寒潮来临之前提前增加供热功率,确保用户室内温度的稳定。

(2) 智能诊断与优化。利用人工智能技术对供热系统进行智能诊断。当系统出现异常时,能够快速定位故障原因,并提供优化解决方案。例如,通过对供热管道的压力、流量数据进行分析,判断是否存在管道堵塞或者泄漏情况,并给出相应的维修建议。

2.3 可再生能源与智慧供热的结合

(1)太阳能供热。在智慧供热系统中融入太阳能集热装置。通过智能控制系统,根据太阳辐射强度、天气情况等因素,合理调节太阳能集热装置的运行。例如, 在阳光充足的时候,优先利用太阳能提供热量,当太阳能不足时,再切换到传统热源补充热量。同时,智慧系统可以对太阳能供热的效率进行实时监测和优化,提高太阳能在供热中的占比。

(2)地热能供热。地热能是一种清洁、可再生的能源。智慧供热系统可以与地热能供热系统相结合,实现地热能的高效利用。例如,通过智能传感器监测地热能的开采温度、流量等参数,根据用户需求进行地热能的合理分配。并且可以与其他热源进行协同控制,确保供热的稳定性和可靠性。

2.4 用户需求导向多样化

(1)个性化供热服务。借助智能设备和大数据分析，为用户提供个性化的供热服务。例如,通过在用户室内安装智能温控器,用户可以根据自己的需求设定不同时间段的室内温度。同时,供热企业可以根据用户的历史用热数据和行为习惯,为用户推荐最适合的供热方案, 如在白天家中无人时适当降低温度,晚上回家前提前升温等,提高用户的舒适度和满意度。针对不同类型用户 (如老年人、儿童较多的家庭,上班族家庭等)提供差异化的供热服务。例如,对于老年人和儿童较多的家庭, 可以提供相对稳定且较高温度的供热保障,而对于上班族家庭,可以提供更多的节能型供热方案选择。

(2)用户参与和互动。建立供热企业与用户之间的互动平台。例如,开发手机应用程序,用户可以通过该应用实时查看自己的用热情况、费用明细,还可以向供热企业反馈供热问题。供热企业可以通过这个平台及时回复用户的咨询和投诉,并且根据用户反馈调整供热策略。鼓励用户参与需求响应。例如,在供热高峰时段, 供热企业可以通过经济激励措施(如给予电费补贴、供热费用折扣等),引导用户适当降低室内温度,缓解供热压力,实现供热资源的优化配置。

3 “双碳”背景下加强智慧供热创新发展的对策

3.1 强化物联网与供热系统的融合

(1)设备智能化升级。对供热系统中的传统设备进行智能化改造,例如为供热管道的阀门安装智能控制装置。这些智能设备能够实时传输自身的运行状态数据 (如开度、压力等)到中央控制系统。通过物联网技术, 实现设备之间的互联互通,使得热源、热网和用户端设备能够协同工作。例如,在一个大型供热小区中,传统的手动阀门被替换为智能电动阀门。这些阀门可以根据中央控制系统的指令自动调节开度,并且将阀门的实时状态反馈回去。当某个区域的用户室内温度过高时,中央控制系统可以根据室内温度传感器的数据,发送指令给该区域的智能阀门,使其适当减小开度,从而减少热量供应。

(2)建立全面的物联网监测体系。在供热系统的各个关键节点,包括热源厂、换热站、管道沿线等部署物联网传感器。这些传感器可以监测温度、压力、流量等多种参数。通过对这些数据的实时采集和分析,实现对供热系统的全面监测。比如,在供热管道的每隔一定距离安装温度和压力传感器。一旦发现某段管道的温度异常降低或者压力异常升高,可能预示着管道存在泄漏情况,系统能够及时发出警报,以便维修人员快速定位和修复问题。

3.2 政策支持与引导

(1)财政补贴与税收优惠。政府可以对供热企业在智慧供热技术研发、设备升级改造、可再生能源利用等方面给予财政补贴。例如,对于采用新型智能供热设备的企业,按照设备采购金额的一定比例给予补贴;对于利用太阳能、地热能等可再生能源进行供热的项目, 给予建设补贴。同时,在税收方面给予优惠政策,如减免智慧供热相关设备的进口关税、企业所得税等。

(2) 制定相关标准与规范。政府相关部门应加快制定智慧供热的技术标准、建设规范、安全标准等。这些标准和规范能够确保智慧供热系统的建设质量、运行安全和数据安全等。例如,制定智慧供热系统中数据传输的加密标准,确保用户数据的隐私安全;制定智能设备的接入标准,保证不同厂家的设备能够兼容和互联互通。

3.3 建立统一的智慧供热管理平台

(1)整合数据资源。建立一个涵盖供热企业内部各个部门(如生产部门、运营部门、客服部门等)以及外部相关单位(如气象部门、能源管理部门等)的数据共享平台。在这个平台上,整合供热系统的运行数据、 用户信息、气象数据、能源政策等多方面的资源。例如, 供热企业的生产部门可以将热源的生产数据(如锅炉的燃烧效率、热泵的能效比等)上传到平台,运营部门将热网的运行数据(如管道的压力、流量等)上传,客服部门将用户的投诉和反馈信息上传。气象部门提供实时的气象数据,能源管理部门提供能源政策和价格信息等。 通过数据的整合,实现各部门之间的信息共享和协同工作。

(2)实现集中管理与决策。通过智慧供热管理平台, 供热企业的管理层可以对整个供热系统进行集中管理和决策。平台可以提供可视化的供热系统运行状态界面, 显示各个区域的供热情况、能源消耗情况等重要信息。 管理层可以根据这些信息,及时调整供热策略、制定维修计划、优化资源分配等。比如,在供热高峰期,管理层通过平台看到某个区域的供热温度不达标,同时能源消耗过高。他们可以通过平台深入分析该区域的供热设备运行情况、用户需求特点等因素,然后做出决策,如调整该区域的供热参数、安排维修人员对可能存在故障的设备进行检查等。

3.4 优化人才培养与引进方面

(1)教育体系对接。推动高校和职业院校开设智慧供热相关专业课程。例如,在能源与动力工程专业中增加智慧供热技术方向的课程,包括智能传感器原理、供热系统自动化控制、大数据在供热中的应用等课程,为智慧供热行业培养专业技术人才。建立校企合作的人才培养模式, 供热企业为院校提供实习基地和实践项目,院校为企业定向培养符合需求的人才。例如,企业与高校签订合作协议, 高校学生在大学三年级开始到供热企业实习,参与企业的智慧供热项目建设,毕业后直接进入企业工作。

(2)人才引进激励。制定优厚的人才引进政策, 吸引国内外智慧供热领域的高端人才。例如,对于具有丰富智慧供热项目经验的专家型人才,给予高额的安家费、科研启动资金和优厚的薪酬待遇。为引进人才提供良好的科研和工作环境,建立智慧供热研发中心等平台, 配备先进的实验设备和研发工具,让人才能够充分发挥其专业能力。

3.5 市场推广与合作方面

(1)示范项目建设。政府和企业合作建设智慧供热示范项目。例如,在城市的某个大型社区建设智慧供热示范小区,展示智能供热设备、先进的供热控制技术和节能减排效果。通过示范项目的成功运行,向其他地区和企业推广智慧供热技术。对示范项目进行全方位的宣传推广,包括组织供热企业、房地产开发商等相关方参观学习,举办智慧供热技术研讨会等活动,提高智慧供热技术的知名度和影响力。

(2)产业联盟与合作。组建智慧供热产业联盟, 整合供热设备制造商、软件开发商、供热企业等各方资源。例如,供热设备制造商可以与软件开发商合作,共同开发一体化的智慧供热解决方案,提高产品的竞争力。 加强国际合作与交流,引进国外先进的智慧供热技术和管理经验。例如,与欧洲在智慧供热领域领先的国家开展技术合作项目,学习他们在区域供热智能化管理、可再生能源与传统供热系统融合等方面的经验。

4 结语

在“双碳”背景下,智慧供热的发展成为推动能源转型和节能减排的重要途径。智慧供热通过集成现代信息技术,实现了供热系统的智能化、高效化和精细化管理,有效降低了能源消耗和碳排放。在技术进步和政策支持的双重推动下,智慧供热市场正迎来前所未有的发展机遇。智慧供热系统的应用不仅提高了供热效率和用户舒适度,还促进了清洁能源的利用和可持续发展。总之,“双碳”背景下智慧供热的发展具有重要意义,将为我国能源转型和可持续发展作出积极贡献。