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智能热网技术应用.pdf

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智能 技术 应用
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智能热网技术方案讨论 技术支持中心 能源服务事业部 施耐德电气(中国)有限公司 2012/11/16 Schneider Electric 2-Energy Service BU, T.C. 施耐德电气:致力于 全球能效管理的专家 集中供热能源管理解决方案 助力实现节能低碳城市 智能 集成 创新 Schneider Electric 3-Energy Service BU, T.C. 现场自动控制 数据采集 热网建模 热网运行 Overview 软件工程 运行管理 运行优化 EMS能源优化 换热站 热源厂热网 PLC DCS 低压变频器 中压变频器 仪表及执行传感器 GIS & 经营管理系统. SCADA / DCS 热网模型 数据分析 智能化能源管理解决方案架构 Schneider Electric 4-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 u先进、强大及可扩展的热网模拟平台, 改善热网设计与运行。 友好的全网监视以及实时运行管理平台 访问SCADA数据库,在线分析,提供实 时热网运行优化决策。 自动识别热网运行缺陷及提供改进措施。 u先进的城市热网解决方案,优化热网能 耗平衡及水力平衡: 降低能源成本; 降低运维成本; 减少客户投诉; 减少项目建设资金投入。 热网建模 热网运行 Overview 软件工程 运行管理 运行优化 EOS能源优化 热网模型 数据分析 Schneider Electric 5-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 热网模型管理组件 u热网建模 通过模型管理接口导入GIS数据,自动创 建热网模型; 模型管理软件支持ESRI (SHP), ArcSDE, ORACLE/SDE, SQL, MicroStation(DGN), AutoCAD (DWG/DXG), SmallWorld及其 它格式数据。 uGIS数据、热网模型数据及TERMIS运行 数据呈现 热网模型GIS及热网收费数据信息在线升 级维护支持; 运行水力、水质、以及浪涌仿真。 u热网数据编辑与转换 模型管理提供SQL数据编辑器,方便对GIS数据、模型数据及仿真数据编辑 数据转换支持ArcSDE, ORACLE/SDE, SQL, MS Access, MS Excel, DBF, and CSV (text) Schneider Electric 6-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 TERMIS热网运行优化组件-改进热网运行,降低生产成本,减少CO2排放 u热网温度优化 减少网络热损及生产运行成本; 保证热网用户最低热负荷需求,实现最低供热温度。 u产热和热网储能优化 实现区域供热网络运行成本最小化; 选择最可能优化热源生产调度,实现生产成本最小化。 u水泵运行优化 决策热网水泵运行计划,最小化热网运行成本。 u热网水压优化 自动分析SCADA及热网模型,决策最优管网运行压力; 降低热网运行压力,显著减少热网泄漏和爆管事故。 u热能生产调度 兼顾管网热损及最低热负荷需求,优化热源生产调度计划,实现生产成本最小化。 Schneider Electric 7-Energy Service BU, T.C. Schneider Electric 8-Energy Service BU, T.C. 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 温度优化 区域供热能源管理平台 u使用来自SCADA系统的热网运行数据,创 建热网温度优化策略。 综合考虑热网的各种运行工况,如阀门被开启 和关闭,大热用户的负荷变化,周末节假日等 负荷变化,以及热网故障状态等。 计算热网上的当前累计热能、结合室外温度及 风力条件的负荷预测,决策热网温度设定。 u温度优化模块与TERMIS实时热网模型进行 通讯,在热网模型中呈现完整的热网温度、 压力、流量等图形化信息。 u通过TERMIS热网模型将优化后的热网运行 温度数据下传至SCADA系统。 热网温度优化 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 Schneider Electric 9-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 u使用SCADA系统热网运行数据,优化热能 生产。 结合热网的各种运行工况,如阀门被开启和 关闭,大热用户的负荷变化,周末节假日等 负荷变化,以及热网故障信息(如锅炉故障) 等。 实时载入天气数据,实时负荷预测,优化热 源运行。 提供热源及换热站最优运行计划。 u通过TERMIS实时热网模型将优化后的数 据下传至SCADA系统。 实现热网整体调度,延时启用或减少启用热 源锅炉,降低运行成本。 产热和热网储能优化 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 产热和热网储能 优化 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 Schneider Electric 10-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 水泵优化运行 u定义合理的相关水泵的一些控制变量设定值及其调 整时间,例如管网指定位置的压力或压差,水泵转 速等。 uTERMIS可以自动计算水泵转速的设定值,以实现热 网运行成本最优化。 u水泵优化功能在TERMIS离线系统及在线系统中都可 实现,因此水泵的运行优化可以用于热网离线运行 模拟分析,以及作为热网的实时运行管理的组成部 分。 uTERMIS在线系统中可以选择两种优化方式:咨询模 式和自动模式,在两种优化模式下,TERMIS可以根 据用户设定频率在线升级当前控制变量的优化设定 值。 在咨询模式下:系统给出优化设定值,由系统操 作员决定是否在当前热网状态下应用该优化设置 。 在自动模式下:当前的优化设定将通过数据管理 模块下传到SCADA系统,实现闭环控制。 水泵 设备 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 水泵优化 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 Schneider Electric 11-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 热网压力优化 u自动热网压力优化模块根据SCADA系统提供 的热网参数,创建最优压力策略。 综合考虑热网的正常的运行情况,如阀门被开启 和关闭,大热用户的负荷变化,以及周末节假日 等负荷变化。 热网运行故障状况以及天气变化情况也在优化计 算时予以考虑。 u热网压力优化可以在TERMIS系统中离线应用 ,同时TERMIS也兼容第三方热网压力优化工 具。 u热网压力优化也可以在TERMIS中在线应用, 可完整呈现热网动态压力、能耗、流量等,提 供全面的热网运行状况实时浏览。 uTERMIS可以在线将优化数据下传至SCADA 系统。 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 压力优化 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 Schneider Electric 12-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源管理平台 热能生产优化 u热能生产调度优化模块根据SCADA系统提 供的热网参数,创建优化策略。 综合考虑热网的正常的运行情况,如阀门被开 启和关闭,大热用户的负荷变化,以及周末节 假日等负荷变化。 热网运行故障状况以及天气变化情况也在优化 计算时予以考虑。 u热源生产调度给出热源厂优化运行计划,运 行计划中定义了哪个热源,哪台锅炉应该运 行。 u热源生产调度可以直接联动SCADA系统, 自动启停热源。 u热源生产调度算法综合考虑了热源厂的不同 锅炉类型,燃料成本,以及最小运行时间及 开机成本。 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 热能生产优化 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 Schneider Electric 13-Energy Service BU, T.C. 区域供热能源优化平台EOS u能源数据监测与分析 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 EOS能源优化 EOS 历史 Schneider Electric 14-Energy Service BU, T.C. 区域供热管网地理信息GIS GIS主要系统功能: 外部数据 GIS TERMIS 数据管理 TERMIS 建模 GIS校验 数据 呈现 GIS数据 编辑 u供热设备信息管理; u热力管网规划支持; u热力设施故障检修; u供热用户管理; u运行事故处理; u运行指挥调度决策支持。 Schneider Electric 15-Energy Service BU, T.C. 区域供热SCADA主要功能介绍 外部数据 SCADA 天气服务 TERMIS 数据管理 TERMIS 模型 设定值 负荷 预测 测量P,Q,T 设定值 天气预报 EOS能源优化 EOS 历史 现场自动化 PLC 热网数据 指令 u图形显示: 系统画面,用户画面 对象浏览 趋势浏览 报表系统:系统报表,自由报表 事件记录:时间记录浏览器 报警:报警浏览器,报警级别,报警 操作,弹出式报警 系统安全措施管理 u网络服务: 系统安全操作管理 域和权限管理 用户组定义 u换热站控制策略: 温度控制 温度曲线 压力及压差控制 安全互锁功能 u热网监控策略: 换热站控制:供热质量,经济运行 分片管网集中监控及调度 锅炉和热网的联网运行调度 Schneider Electric 16-Energy Service BU, T.C. 区域供热现场自动化系统 换热站自控系统 1 一次供水压力变送器 7 一次回水温度传感器 13 二次侧泄水电磁阀 19 软化水箱高位液位计 25 一次侧加压泵(预留) 2 一次供水温度传感器(热量表) 8 室外温度传感器 14 软化水箱低位液位计 20 自来水远传补水表 3 一次回水压力变送器 9 二次侧供水温度传感器 15 一次侧能量计 21 软化水远传补水表 4 一次回水温度传感器(热量表) 10 二次侧回水温度传感器 16 二次侧流量计 22 二次侧压力开关(选装) 5 一次侧电动调节阀 11 二次侧供水压力变送器 17 二次侧变频循环水泵 23 软化水箱低位液位开关(选装) 6 一次供水温度传感器 12 二次侧回水压力变送器 18 二次侧变频补水泵 24 水处理设备 17 议程 城市供热行业现状 城市供热节能增效解决方案 供热系统能源管理平台 EOS能源优化系统 GIS 经营管理系统 SCADA 现场自动化系统 案例分享 18 晋中市瑞阳热电联产供热项目 u项目背景: 晋中瑞阳集中供热项目,通过取代分散型,低能效,重污染的小区锅炉 房,利用电厂供热发电机组作为热源,向市区内集中供热,项目一期供 热面积1015万平方米,2020年将达到4000万平方米。 通过近两年的运行,取得了非常显著的节能减排效果。 依然存在较大的节能空间: 无法对室内温度进行实时监测,数据支持不足; 由于热网的惰性特征,对用户温度调节存在大滞后性; 热网不平衡造成了大量的能源浪费; 难以进行有效的节能效果分析和考核。 19 晋中市瑞阳热电联产供热项目 u项目目标和范围: 从整体热网平衡角度出发,提高用户满意度。 实现数据实时监测,能耗分析,历史数据报告,辅助控制决策。 建立热网资产信息管理系统,以提高紧急情况反映速度,并制定完备的维护计划。 建立热网数学模型来模拟和预测实际的热网运行情况。 建立财务报告等系统,实现诸如成本分析和收费管理等功能。 u经济效益: 预计年节约热能消耗8%,节约电能、水耗2% 。 仅降低能源成本,每年超过1000万元 在相同的能源供给情况下,可增加100万平米供热面积 有效减少供热机组扩容投资近10% u环境效益: 能源管理中心的实施将明显地降低碳排放量。 20 晋中市瑞阳热电联产供热项目 Make the most of your energy™
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