區(qū)域能源系統智能化問題探討課件

區(qū)域能源系統

智能化問題探討哈爾濱工業(yè)大學方修睦區(qū)域能源系統

智能化問題探討哈爾濱工業(yè)大學方修睦2目錄1引言2

區(qū)域能源系統智能化的概念3智能供熱/供冷特征4智能決策層功能5區(qū)域能源系統智能化的支撐技術6展望2目錄1引言2區(qū)域能源系統智能化的概念3智能供熱/供冷特征31引言隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市化進程加快，城市的數量、規(guī)模、模式都在不斷地變化，近年來城市能源系統以前所未有的速度發(fā)展，運用先進的信息化手段優(yōu)化能源系統運行調節(jié)，以便提高能源系統的運行效率．降低能源能耗，減少企業(yè)的生產成本，減少環(huán)境污染已經成為能源生產、服務企業(yè)的主要任務。31引言隨著我國經濟的快速發(fā)展，城市化進程加快，城市的數量41引言目前，我國新建的熱力站大多裝配了現代化的儀表、控制裝置，已實現數據遠程監(jiān)測，有些熱力站實現了無人值守，個別企業(yè)甚至應用了地理信息系統（GIS）。但有些熱力站雖然配置了現代化控制裝置，但并未真正實現自動控制，造成了設備浪費。因此，海量的信息大多停留在形成數據曲線、數據報表階段，運行人員仍大多依據傳統的人工調控方法，發(fā)布調度指令，而沒有發(fā)揮海量數據在運行調度中的作用，造成信息資源浪費。41引言目前，我國新建的熱力站大多裝配了現代化的儀表、控制51引言近年來，隨著現代通信技術、控制技術的進步，物聯網技術的應用、云計算、大數據技術的發(fā)展，國內開始關注城市能源系統的智能化問題，有些企業(yè)開始實施智能供熱系統的開發(fā)和建設。我國在城市智能供熱/供冷方面的研究剛剛起步，對智能供熱/供冷的內涵和外延還缺乏完整的、正確的認識。51引言近年來，隨著現代通信技術、控制技術的進步，物聯網技62區(qū)域能源系統智能化的概念概念冷熱網---物理網，將由通信網、物聯網組成的網路---信息網由物理網和信息網組成的人與物、物與物相聯，實現信息化、遠程管理控制和智能化的一個全新的網絡，稱為智能供熱/供冷網。智能供熱/供冷是以由物理熱網為基礎，以通信信息網為支撐，進一步拓展對管網全景信息的獲取能力，利用數據挖掘和辨識等技術過濾處理信息，通過智能決策支持系統，為運行管理人員提供輔助決策支持，形成在保證室內舒適度的前提下，降低能耗的閉環(huán)運行模式。62區(qū)域能源系統智能化的概念概念冷熱網---物理網，區(qū)域能源智能化系統構成系統的基礎物理網絡層系統信息物連網絡層智能決策優(yōu)化運行調節(jié)網絡層區(qū)域能源智能化系統構成系統的基礎物理網絡層系統信息物連網絡83智能供熱/供冷特征特征

智能供熱/供冷以現有的系統為基礎，依靠物聯網、大數據、云計算、傳感測量、信息通訊和控制技術等高科技手段，以充分滿足用戶對冷熱量的需求，確保熱力供應的安全性、可靠性和經濟性，滿足環(huán)保約束、優(yōu)化資源配置、適應市場化發(fā)展等為目的，來實現對用戶可靠、經濟、清潔、互動的熱力供應和增值服務。

特征：（1）集成度高此處添加文本系統設計為運行目標下的優(yōu)化設計，依據對全工況分析，構建物理網和信息網，提出新建系統的智能運行策略。能源廠、能源網及熱用戶的主要信息能夠順利獲取，能夠對管網主要部件的運行狀態(tài)實時監(jiān)測；系統信息資源可共享，數據可統一分析。通過對來自于物理網的海量信息提供計算能力及海量存儲資源能力來提高系統資源的利用率。83智能供熱/供冷特征特征智能供熱/供冷以現有的系統為基93智能供熱/供冷特征特征（2）經濟高效（3）互動性強此處添加文本設備配置優(yōu)化。有完備的智能決策支持系統?？梢詾闆Q策者提供可選決策方案，并對各種方案進行評價，提出最合理的運行決策方案。熱用戶系統可調節(jié)，用能可計量；源、網與用戶之間實現雙向互動，鼓勵用戶以多種方式積極參與熱網的運行管理，根據室內舒適度需求變化調整系統運行模式。為用戶提供更加高效、優(yōu)質的服務。93智能供熱/供冷特征特征（2）經濟高效（3）互動性強此處103智能供熱/供冷特征特征（4）自愈性好此處添加文本熱網的主要設備可控，具有實時、在線和連續(xù)的安全評估和分析能力，通過其先進的控制方法監(jiān)測熱網的基本元件，通過對運行數據的定量分析或定性分析，能對可能出現的問題迅速做出預測、監(jiān)測和響應；具有自我診斷、故障隔離能力，及時發(fā)現、快速診斷和隔離故障隱患，從而快速診斷并準確地提出解決任何運行質量事件的方案；保證設備安全，避免大規(guī)模事故的發(fā)生，提高網運行的可靠性；在發(fā)生事故時能自動提供基本服務。103智能供熱/供冷特征特征（4）自愈性好此處添加文本熱網113智能供熱/供冷特征特征（5）透明開放此處添加文本能以公開、透明的市場規(guī)則對用戶進行管理，提供高品質服務，滿足用戶的多元化、差異化需求。能充分利用供熱/供冷資源，向社會提供增值服務，提升企業(yè)的核心競爭力，適應技術進步和需求變化。113智能供熱/供冷特征特征（5）透明開放此處添加文本能以124智能決策層的功能

智能決策支持系統，是決策支持系統與人工智能技術，特別是專家系統的結合，即有決策支持系統中依據數據和模型進行數值分析的優(yōu)勢，又能充分發(fā)揮專家系統中知識及知識處理的特長。智能系統應具有專家水平的專門知識，能進行有效地推理，不但能完成一般的邏輯推理，而且還能利用問題的啟發(fā)性信息進行啟發(fā)式搜索，試探性推理以及不精確推理、不完全推理；應具有自學習知識的能力和與運行管理人員的交互能力，模擬人類進行推理和判斷乃至決策，通過提高系統整體運行的效率，實現最佳容量、最佳狀態(tài)和最佳運行來降低運行的費用。

124智能決策層的功能智能決策支持系統，是決策支持系統與134智能決策層的功能數據及診斷：通過先進的測量技術，對物理網的運行數據實時測量及正確上傳；在線評估數據質量，在線對儀表的工作狀態(tài)進行評估，對測量誤差進行修正。134智能決策層的功能數據及診斷：通過先進的測量技術，對物144智能決策層的功能通過對系統特性分析，制定出優(yōu)化的運行調度方案，對運行設備進行優(yōu)化控制，實現能源轉換設備的高效運行，能源輸送系統輸送成本最??；并通過對運行過程的自學習，不斷改進系統運行調度策略，獲得更好的運行效果。運行控制四個方面的內容：（1）為實現調度目標，以提高能源轉換效率為目的而對于能源轉換設備的優(yōu)化控制；（2）為實現調度目標，以降低運行能耗為目的的對于動力設備的優(yōu)化控制；（3）為系統運行調節(jié)提供條件，而對管網系統進行的平衡調節(jié)；（4）為節(jié)約能源，熱用戶根據自身的需求而進行的室溫調節(jié)。

144智能決策層的功能通過對系統特性分析，制定出優(yōu)化的運行154智能決策層的功能

運行調節(jié)包括四個方面的內容：（1）在一定的供熱/供冷范圍下，根據實時的室外參數，確定今后一個調度周期內的供熱/供冷需求；（2）基于預報的供熱/供冷負荷，根據系統的配置狀況，確定系統運行調節(jié)方案；（3）在保證系統不出現熱力失調的情況下，優(yōu)化系統的熱力工況；（4）在給定供熱/供冷負荷的情況下，根據系統的實時運行工況，確定今后一個調度周期內的各運行設備的運行狀況，使得系統在保證服務質量的前提下，運行費用最低。154智能決策層的功能運行調節(jié)包括四個方面的內容：164智能決策層的功能

運行評價是指對供熱系統從正式運行到后評價期間，系統運行情況的評價。涉及到設備效率評價和系統運行水平評價。設備效率評價包括下述內容：（1）在評價周期內，源內設備完成了規(guī)定供熱量/供冷量后的運行效率；（2）水泵在評價周期內，完成規(guī)定的輸送熱量后，所達到的運行效率。（3）系統平衡狀態(tài)、輸送效率及能效指標164智能決策層的功能運行評價是指對供熱系統從正式運行到174智能決策層的功能系統分析：基于大數據和云計算，對系統水力及熱力工況進行靜態(tài)分析，評估用戶的熱力工況；對系統水力特性進行辨識，動態(tài)分析系統的水力工況及熱力工況。174智能決策層的功能系統分析：基于大數據和云計算，對系統184智能決策層的功能系統安全：通過其先進的測量技術和控制方法，監(jiān)測系統的基本元件，通過對事故發(fā)生原因分析、事故處理方法的自學習，快速診斷并準確地提出解決任何運行質量事件的方案和維護管理方法，減少事故發(fā)生的次數和事故處理時間及影響范圍，提高系統安全。184智能決策層的功能系統安全：通過其先進的測量技術和控制194智能決策層的功能優(yōu)質高效服務：通過供給和需求的互動，可以最有效地管理運行參數，為用戶提供更好的服務。將服務評價滲透到基本服務全過程的每一個環(huán)節(jié)，使得決策、管理、績效評價和監(jiān)督問責的科學化、精細化和透明化得以實現，通過對服務的監(jiān)督、評價，建立起高素質的服務隊伍，提供企業(yè)的服務水平。。194智能決策層的功能優(yōu)質高效服務：通過供給和需求的互動，205區(qū)域能源系統智能化的支撐技術特征

智能供熱/供冷系統由物理網、信息網和決策層組成。

要求：1）物理網1系統先進、配置合理2安全可調要求系統合理分級實現分級調節(jié)設置自動調節(jié)設備和手動調節(jié)設備初調節(jié)平衡調節(jié)設備一級網平衡調節(jié)二級網平衡調節(jié)熱用戶調節(jié)運行調節(jié)熱量自動調節(jié)設備變流量調節(jié)205區(qū)域能源系統智能化的支撐技術特征智能供熱/供冷系統215區(qū)域能源系統智能化的支撐技術2）信息網數據傳輸穩(wěn)定、可靠，數據準確

數據通訊

數據診斷

數據采集現代測量技術高速、雙向、實時、集成的通訊技術先進的數據評估方法，高效的在線核查技術215區(qū)域能源系統智能化的支撐技術2）信息網數據傳輸穩(wěn)定、225區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）現代測量技術

參數量測技術是支撐智能供熱基本條件，包括現代測量方法及測量設備，通過虛擬測量技術、數據處理技術和溫度傳感器、熱量表、流量表、壓力傳感器等獲得供熱系統各部分的運行數據，并將其轉換成數據信息，在熱量的生產、調度、輸送、計量、調節(jié)等環(huán)節(jié)，實現數據的全面采集、完整傳輸和高效處理。225區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）現代測量技術參數235區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（2）高速、雙向、實時、集成的通訊技術源的生產、冷熱量輸送、調節(jié)、服務以及熱用戶的采暖設備和其他用能設施，通過數字化信息網絡系統連接在一起，通信系統和熱網一樣深入到千家萬戶，這樣就形成了兩張緊密聯系的網絡—物理熱網與信息網，通過智能化控制使整個城市能源系統得以優(yōu)化。235區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（2）高速、雙向、實時、245區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（3）先進的數據評估方法，高效的在線核查技術系統中設置無數傳感器，傳感器的完好狀態(tài)，影響數據的質量。海量數據質量，影響著決策的正確。需要有先進的數據評估方法，保障數據質量。一旦數據出現異常，需要在線評定儀表的工作狀態(tài)。245區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（3）先進的數據評估方法255區(qū)域能源系統智能化的支撐技術3）智能決策系統是智能供熱/供冷系統核心要求：知識庫完整、推理合理、工作穩(wěn)定、決策效益明顯

智能決策支持技術

智能決策系統云計算技術智能決策支持技術先進控制技術255區(qū)域能源系統智能化的支撐技術3）智能決策系統是智能供265區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）云計算技術云計算是分布式處理、并行處理和網格計算的融合與發(fā)展，其基本原理時將計算分布在大量的分布式計算機上，而不是本地計算機或遠程服務器中。用戶不再單獨購買物理設施，而只需按需購買包括存儲能力、計算能力、軟件功能、網絡資源、硬件資源在內的各種服務，支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務，如同本地操作一樣，只需一臺筆記本或者一個手機，在互聯網的幫助下獲得所需，完成包括超級計算在內的任務。265區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）云計算技術云計算275區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）云計算技術

用戶不必再擔心硬件、操作系統和各類軟件的安裝、備份與升級，也不必再擔心數據安全問題，可以無限制按需動態(tài)擴展計算能力、存儲容量等。智能熱網的數據來源有兩類，一類來自于物理網，一類來自于感知層。數據源分布范圍廣，數據結構復雜，信息量大。因此需要借助于云計算來對海量的來自于傳感器的信息進行存儲、聚合、計算和管理，并對各種業(yè)務進行支撐。275區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（1）云計算技術用戶不285區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（2）智能的決策支持技術

供熱系統要求供熱系統運行管理人員做出兩種決策：一種是系統在正常情況下，做出實現經濟運行的決策；一種是在事故工況下，能在極短的時間內做出安全運行的決策。因此智能供熱需要一個實時的應用系統和工具，以使熱網運行人員和管理者能夠快速的做出決策經濟合理安全的決策。285區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（2）智能的決策支持技術295區(qū)域能源系統智能化的支撐技術（2）智能的決策支持技術智能決策支持技術常用