论集中供热能源管理中心规划

摘 要：集中供热能源管控中心是工业控制系统与管理信息系统相结合的典型范例，它由热网调度中心与能源管理系统两大部分组成，两大系统又可以再细分为七个子系统及若干业务模块。本论文以华北某热电厂的设计为例，从规划的角度浅析了集中供热能源管理中心的配置、主要功能以及系统间的相互联系。

关键词：集中供热，工业控制，信息管理，调度中心，能源管理。

中图分类号：TU833 文献标识码： A

0.引言

集中供热是指由集中热源所产生的蒸汽、热水，通过热力管网供给一个区域生产、采暖所需的热量的过程。已经是城市基础设施之一，它低污染、环保具有较好的经济、社会效益。集中供热能源管理中心是工业控制与管理信息结合的典型管理应用，为供热单位提供了科学的调度与管理平台，改善了热源、管网与换热站供热系统设计与运行水平，提高了能源效率和水力性能，同时降低能源成本、运行维护成本等。

1.管控中心的构成

集中供热能源管控中心是工业控制系统与管理信息系统相结合的典型范例，它由热网调度中心与能源管理系统两大部分组成，管控中心系统框架图如图1。

图 1系统框架图

1.1 热网调度中心

调度中心是一个典型的工业集中控制平台，是热网能源管控中心的运行基础。

其中，作为可以独立运行的一部分，每个热力站与隔压站都均有各自的控制系统，完成本地控制；各就地控制系统再与上位机交换信息并接受调度，组成一个实时监控系统。这个监控系统中包括上位机、各种可编程控制器、变频器、开度阀门、温度仪表、流量仪表以及通讯设备等。

实时监控系统用于热力站和隔压换热站的实时数据的监视、控制并调度。而热网优化系统是在其基础之上构建的优化工具，它根据收费系统的收费面积、管网模拟系统的水力数据、结合实时数据，综合分析得出经优化的热网平衡运行优化方案，下发调整各个换热站的运行。

1.2热网能源管理系统

热网能源管理系统是热网能源管控中心价值的集中体现。它包含能源分析管理系统、资产管理及地理信息系统、管网模拟系统、用户信息与收费系统等，同时与调度中心交换各种实时数据，汇总、归纳并向管理层报告，支持管理层决策。它是一个典型的管理信息系统。

能源分析系统统计各项能耗数据、分析能耗指标、经济指标以及负荷预测。资产管理及地理信息系统用于热网的资产管理以及地理信息的录入管理，并在地图上显示经统计的设备和资产数据。管网模拟系统对管网进行建模、模拟，指导热网规划和日常运行。还有用户信息与收费经营系统，它管理用户的收费。

2、系统设计及组成

在系统设计过程中，需要详细分析七个系统各自的功能。

2.1实时监控系统

实时监控系统提高了热网隔压站及换热站生产运行的自动化控制水平。它负责远程管理与调度隔压站、热力站；对隔压站与热力站进行安全监控；并做出事故预警与报警。

实时监控系统的数据来源于隔压站和热力站的就地控制系统的可编程控制器，监控管网和隔压换热站以及各个热力站设备的实时运行状况，主要包括高温管网、一级管网、二级管网的供回水流量、温度、压力；高温管网、一级管网的热量；室外温度；补水流量；阀门开度；变频器电流、电压、频率；水箱水位；各站点的用电量。还有循环泵和补水泵的起停状态、故障报警；变频器的起停状态、故障报警与水箱的上下限位等。

2.2热网优化系统

热网优化系统结合管网模拟系统、能源分析系统的信息，依据实时监控系统的运行数据，计算出一次网电动阀门的目标参数，并回传给实时监控系统，下传到各个就地控制设备，对管网的平衡优化调整。这些数据包括热力站内的一次网供回水压力、二次网供回水温度、一次网电动阀门开度、室外温度等参数，同时包括能耗类的流量、热量（瞬时值、累计值）等参数。最大程度上避免管网的水力振荡、温度飘移，保证系统的稳定、高效、节能运行。

2.3能源分析系统

能源分析系统用图表的形式向用户展示最关心的内容，它们包括供热系统主设施工艺图，展示各主要设施的实时数据；经营客服数据，展示客服系统及收费系统相关数据；气象预报，提供未来5天的温度和天气情况预报；累计能耗数据，煤、水、电、热的当年供热季累积供出量与 预算数据等。

2.4资产管理及地理信息系统

热网资产管理及地理信息系统，则是针对企业的管线、设备信息的归纳与整理，建立企业管线图形库，设备资料库。使企业对管线、设备等有了更加明晰地了解，对以后基于管网图形数据库的管线规划、建设和使用变得简单、合理、科学化；图档资料的数字化、规范化、网络共享。

通过本系统都可以方便、快速地查询到所需的图形和数据资料。实现资料的信息共享，提高资料的利用率和人员工作效率，减少管理人员的重复性劳动。

2.5管网模拟系统

管网模拟系统包括管网模型、静态模拟计算、动态模拟以及在线模拟等几部分。管网模型包括管理管道类型库、水泵类型库、用户类型的管理。

静态模拟计算针对热网模型，通过设置热源输出参数、外温条件等参数计算出热网模型中所有有效对象的理论工况参数。动态模拟计算针对热网模型，通过建立连续的时间、温度、热源运行规律曲线，通过设置计算间隔系统可以进行连续的热网模型工况计算。

在线模拟仿真系统与调度中心数据库连接，通过读取数据库的数据进行实时在线模拟计算。可以设定读取数据的日期范围、时间间隔，可以设定相关的参数变化曲线。操作人员可以对管网运行工况达到实时了解，指导热源和管网的调节，从而达到优化工况，平稳运行的目的。

2.6用户信息与收费系统

用户信息与收费系统包括费用管理、收费管理、生产任务管理、票据管理等功能。

费用管理根据经营管理用户类别的不同，系统提供不同用户类别档案的管理，包括面积收费业务、用户档案管理等。费用管理包括费用核减、费用调整、结算等业务模块。收费管理包括收费、退费、费用维护等业务。生产任务管理包括用户供热管理、用户停热管理、用户稽查的管理等业务。票据管理包括整本发票的管理、特殊发票处理等业务。财务审核确认包括收费信息审核确认、财务信息查询、分析等业务。公共查询与报表中心完成所有统计、报表、图表的需求，生成各种统计查询表，并能够按条件进行查询。

还有系统维护，包括系统信息维护、数据库备份和恢复、用户的管理、操作日志等业务。

2.7通讯系统

除以上各业务系统与功能系统，数据交换与信息共享还依靠稳固的通讯系统支撑。通讯系统采用分层分布式网络结构，系统自下而上共分三层：数据采集层、数据监控层、数据管理与层。

数据采集层负责从计量仪表和现场设备中采集数据。

数据监控层负责负责从各控制器中读取数据，集中显示所有仪表状态信息和整个系统运行状态，对底层设备进行远程控制，并将数据传递给上层能源管理系统。

数据的管理与层在系统的最上层，定时从数据监控系统读取数据并进行统计分析。支持各业务系统与功能系统的各种服务器，包括调度中心服务器、能源分析系统服务器、地理信息系统服务器、管网模拟仿真服务器、经营收费系统服务器均在这一层。

3、结束语

集中供热能源管理控制中心的应用正在业界逐步推广，本系统已在华北多个城市得到实际应用，并取得了显著的经济效益，获得了用户的好评。同时，它作为工业控制与管理信息系统结合的新型应用，不仅需要参与设计、规划与实施的人员具有传统的工业控制背景，也要求具有相当丰富的信息系统规划与开发经验。

参考文献：

[1] 李善化，康慧, 实用集中供热手册,[R], 北京，中国电力出版社,2006.

[2] 田玉卓，供热工程，[R],北京，机械工业出版社，2008.

[3]黄梯云，管理信息系统（第4版），[R]，北京，高等教育出版社，2009.