唐驳虎:大雪纷飞,一个智慧的过冬姿势是怎样的?
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唐驳虎:大雪纷飞,一个智慧的过冬姿势是怎样的?

唐驳虎:大雪纷飞,一个智慧的过冬姿势是怎样的?

唐驳虎:大雪纷飞,一个智慧的过冬姿势是怎样的?

作者|唐驳虎 凤凰新闻客户端荣誉主笔

今天是二十四节气中的“大雪”,标志着仲冬时节的正式开始。 水面凝冰,北风卷地,万物冬藏,全国大部分地区都非常寒冷,守护民生冷暖,成了城市最重要的使命担当。

另一方面,建筑能耗约占全国能耗的25%,北方供暖又占建筑能耗的25%。供需不平衡、能耗损失大、供热效率低是普遍存在的问题。温暖过冬、绿色过冬,呼唤着智慧供热。

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与此同时,室温冷热不均以及供热管道爆裂伤人等现实问题不断上演。如何安全供热、节能减排,让供热更智慧?这成为了摆在政府、企业、居民等多方面前的一道难题。

传统供热缺乏对用户的主动感知能力,缺少对管网的精细化调节手段,由粗放式人工经验确定生产,供热行业在发展的质量效益上有进一步提高的空间。

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但是,供热管网的多约束、联调复杂、高延迟等弱点,也让供热调控难。供热集复杂性、系统性于一身,管网运行复杂,有一次网、换热站、二次网、入户单元等多层影响因素。

水的比热容大,升温降温也慢。受企业供热运行方式、辐射范围、管网长度及换热站数量、设备使用率等影响,从启动低温试运行到全部市民家中暖气片有温度,就需要2-3天时间。

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凭人工经验调控不科学,加上供需预测不准确,难以全局考虑各种变量,供热效率、燃料成本、调度能力、管网监管、环境能耗都直接影响供热的质量。

而传统供热系统内部缺乏有效的联接,热源端只管供热,不能实时了解温度。调控也就根本无从说起。但现在已经是数字化时代了,人们有了更多手段,去升级原有的供热调度系统——

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更多的传感器物联网、更精确的信息、更准确的天气和需求模型,还有让热网变得更聪明的关键因素——人工智能调控

2019年,黑龙江省、哈尔滨市提出了验证智慧供热能力的先行探索,挑选了当地供热效率较高的哈投集团太平供热公司与华为合作,看看能否再挖潜节能

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“智慧供暖”实施

“智慧供暖”实现了什么?

具体做法是通过物联网技术,精确收集室温数据、天气数据、建筑数据等变化,实现互联互感;再基于华为云AI算法分析和数据治理能力,对换热站、单元、住户的运行规律进行画像,构建出完善的热量需求模型。

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进而实现“热源、管网、换热站、住户”一体化全网协同和精细化调控。让单元与单元之间、住户与住户之间的供热温度更加均衡,形成一个能感知、会思考、可进化、有温度的“供热智能体”。

在用户终端,太平供热公司服务的13万户居民安装近万个NB-IOT物联网室温采集设备,实现感知居民室温传感。

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由此既可以全景可视化呈现1500万平米供热范围的供热效果,更让供热调控“有数可依”,实现供热信息全流程闭环。

在传输管网侧,通过数据和算法实现对热力网络的集中监控和精准调控;同时数据分析能帮助发现风险隐患,提前预警。

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在关键的决策系统,面对多维度采集的数据、复杂的供热系统、多变的供热环境,基于集中供暖系统热负荷预测及运行优化理论,以华为人工智能算法研发“基于大数据的供热AI智能决策专家系统”——

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引入气候、未来7天天气预报、运行监控、计量收费、历史数据等更多数据维度的信息,对换热站、单元、住户的运行规律、环境数据进行画像,借助华为云的AI算法分析、实现精准预测未来热需。在热源端,实现了按需定产。

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在热力站乃至整个热网,进行自动化与信息化改造,通过华为云AI算法,提供小时级的精准调控策略,智慧供热AI系统根据环境因素、历史数据、供热系统数据等因素,对换热站、楼栋、用户阀门提供最优控制策略,使热源热量平衡分配给各个换热站、单元、用户实现了热量合理分配。管理平台由AI自动识别控制,整体优化,调优调控,把一体化调控策略下发到每一个终端阀门设备,实现供热网全联动协同和智能精准调控。

用多维度的大数据和AI算法指导热源合理生产,后端合理消耗,全网联动调控;基于源、网、站、户负荷智能平衡,按需定产,精算精控发挥每一分热的价值。

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管理平台由AI自动识别控制,整体优化,调优调控,把一体化调控策略下发到每一个终端阀门设备,实现供热网全联动协同和智能精准调控。

在用户层面,户内的传感器是智能控制重要的信息闭环保障,也打通了热企与用户之间的信息壁垒——把供暖的结果直接反馈给系统,能直接监控到供热是否合格。

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通过智能供热全网平衡,居民对供热的感知再也不是“近热远冷”,而是实现了均衡供热。用户室温分布集中在20-24℃范围内,且平均占比达到95%以上。

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在运维层面,基于全环节数据治理,实现了全面7×24小时自动实时供热监管,对供热指标的智能分析和运行评价,还能实现供热安全预测性维护,设备管理及时诊断与告警,大幅减少运维人力成本。

在“华为云供热智能体”中,热源、换热站、单元、用户四个层级,在AI决策系统的指挥下,各自完成了重要的自动化工作。最终实现源、网、站、户的全流程联动,智能化调节,高效节能供热。

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原来在人工智能加持下,暖气还可以这样用。从“人管”到“数管”,从“人控”到“智控”,是供热和能源利用效率的再一次跃升。

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节能减排提效的效果

试验单位哈尔滨太平供热有限公司原本就有着相当优秀的热利用效率,在供热系统的全流程做了大量的技术实践, 历史供热能耗每平米0.38GJ [13公斤标煤] ,已经远低于严寒地区供热的标准水平0.5GJ [17公斤标煤,实际常达20甚至25公斤] 。

和华为云合作智慧供热后,项目运作两个供暖季,统计能耗做到了每平米0.35GJ [12公斤标煤] 以下, 在原有的优秀基础上还再降了10%,相当于每平米节约了1公斤标煤、8度电。

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在2021年-2022采暖季,13万热用户享受到了智能供热成果,节省原煤10652吨(标煤9453吨),减少碳排放25145吨。

这25145吨的碳排放,按照一棵树吸收18.3公斤碳排放量来算,相当于13万户居民多种植137.4万棵树,户均10.5棵。

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而如果从当地供热的标准水平出发,普遍达到这个效率标准,即从严寒地区消耗 的每平米0.5GJ,17公斤标煤,降低到目前的每平米0.35GJ,12公斤标煤。这将能节约5公斤标煤、3元钱,每户减排达15棵树。不要小看这3元钱,因为以上价格计算完全基于长协保供价,而当下市场煤价的价格已是保供价的2倍以上!

当地居民住宅取暖收费标准为每季每平米38.32元,燃料成本占供热成本的一半,对公益运营、保障民生的供暖企业来说,节能降耗、缓解供热成本非常重要。

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“华为云供热智能体”通过AI算法分析,实现自动控制、相互协同、整体优化,实现智慧供热, 达到提质增效、节能环保、安全供热、惠及百姓的目的。

基于人工智能、物联网与大数据技术的聚合,给供热行业带来重大变革,在提升供热质量、保障居民居住满意度的同时,还为节能减排作出巨大贡献。

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“华为云供热智能体”除了实现企业可省,百姓可感,还通过全面感知、智能决策,以及可视化的监管系统,让政府能够对供热服务实现全方位监管。

可视化的供热体系数字画像,能够直观地显示供热质量、服务、安全、效益,从而让热企提升运营管理水平,政府提升行业治理水平,集中调控指挥,服务万家冷暖。

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风云变幻,冷暖同行。冬季供热是北方城市重大民生工程,是居民的基本生活需求,是重要的城市基础设施,也是能源消耗大户,每年需要上百亿的财政资金补贴和居民供暖费支持,走清洁低碳发展道路势在必行。

华为云遵循技术先进、开放、可扩展、可靠的原则,采取试点先行、先易后难、分阶段实施的方式,与合作伙伴携手前行,合力在北方冬季取暖地区逐步推动“智慧供暖”的落地应用。

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目前,华为云智慧供热解决方案已在天津、西安、哈尔滨、鸡西、佳木斯、七台河、绥化、黑河、大庆、牡丹江等多个北方城市落地, 覆盖面积超1亿平方米,在多个极寒地市大幅度突破技术边界,实现节能减排。

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在2022年IDC亚太区智慧城市大奖(中国区)上,“哈尔滨(哈投)智慧供热创新项目”更是荣获可持续基础设施大奖,彰显了智慧供热服务以人为本的初衷和节能减排、促进高质量发展的深远意义。

据住建部统计,全国集中供热面积约122.66亿平方米。如果60%的面积能够用上智慧供热,按之前计算的每平米每采暖季节约5公斤标煤计算,那么全国每年将节约3700万吨标准煤,折合5200万吨原煤,煤炭用量减少18%。

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这些煤炭按保供协议价为360亿元,按市场价格更超过720亿元。同时每年减少碳排放2500万吨,相当于保护或种植了1670平方公里的森林,蕴含着巨大的经济价值和生态价值。

城市是人类文明发展的结晶,也是人们居住生活的重要空间载体。城市不应该是简单的巨型人造物,而应是一个能感知、会思考、可进化、有温度,综合智能的生命体。

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虽有大雪纷飞,但见人间冷暖。用现代科技打造“善治之城”,会让未来的城市更加智慧、更加协同、更有生命力,居民更幸福。

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