中国城镇供热协会



“双碳”目标下,建筑的零碳供热成为我国低碳发展所必须面对的重大挑战之一。供热企业如何提高管理水平,促进能效提升,实现供热节能降耗、低碳和清洁?本期起,协会将推出2024年度【名企案例】栏目,分享多家名企关于综合能效指标管控、节能降耗相关具体经验,案例均来自《中国城镇供热发展报告2023》。


名企案例
宝石花同方能源科技有限公司

宝石花同方能源科技有限公司(以下简称宝石花同方)是在剥离国有企业办社会职能大背景下应运而生的混合所有制公司,是中国石油天然气集团有限公司“三供一业”分离移交改革路径上的重大创举,是国家全面深化国有企业改革的实践者和排头兵。宝石花同方于2018年12月27日在北京注册设立,自成立以来,在“三供一业”社会化改革业务承接供热面积4300万㎡的基础上,业务规模不断扩展。截至目前,宝石花同方管理供热业务横跨东北、华北、西北9个省、自治区、直辖市,实际运营管理面积逾6000万㎡。公司年供热输送热量超3400万GJ,年消耗电量约1.2亿kWh,使用各类水资源280万m³ 。


公司供热管理模式有其自身特点:


跨区域多气候的供热类型。宝石花同方现有9家分(子)公司,供热管理区域横跨3000km。按照0℃等温线即秦岭——淮河线划分,供热区域涉及寒冷、严寒等多种气候区域。全公司每个供暖期供热时长为4~6.5个月不等,按照地方政府规定正常供暖时长最短为121d,最长为198d。区域供热标准为:最低温度18℃、最高温度20℃。 


多热源结构的供给方式。主要供热模式有外购热电厂热量加调峰锅炉模式、单独外购热量模式、燃气锅炉房直供模式、燃煤锅炉间供模式、高效真空锅炉直供模式、炼厂余热利用模式、中深层地热利用模式、空气源热泵加调峰锅炉并列运行模式等。


受供热模式限制,宝石花同方在运营管理上曾出现过数据无法互通、指挥调控模式不统一、对标分析无法纵向对比等困扰。为解决上述问题,一方面建立了跨区域、多气候、多热源条件下统一测算的综合能耗指标管控体系,各区域在原有指标管理的基础上,分析多区域、多维度、多气候条件下不同热源及对应的运行方式,经过统一测算、对比、排序,形成了不同于单区域单一能耗指标管控体系的综合能耗管理与评价模式;另一方面,打造了国内领先的智慧运营管理平台,在一次管网运行调节中采用了独有的全网平衡技术,将二次管网运行调节延伸到户。在燃煤(燃气)锅炉、板式换热器、水泵等设备运行中实施了大量的节能技术改造措施,在节约用水上积累了丰富的、行之有效的经验做法,在新能源、新技术领域对直供混水技术、空气源热泵技术、水汽能技术等开展了广泛的研究与应用实践。


与宝石花同方成立之初相比,目前综合能耗指标稳步下降,运行管控能力及服务水平显著提升,多次收到地区政府及广大用户的表扬信及锦旗,获得品牌与口碑的双丰收。在综合能源管理及节能降耗方面取得了一定的管理经验和管控成效,为推进“双碳”目标的实现做出了应有的努力。


01

统一指标,建立完善的综合能耗指标管控体系



自2018年宝石花同方成立初期,即对原有各地区分(子)公司供暖能耗分析数据进行指标计算。指标计算是指标分析的基础,指标分析是指标管控的有效手段,指标的科学管控直接影响效益。经过多个自然年度和完整供暖期的运行,年度计划指标的形成以“历史数据作参考、国家标准找依据、结合实际做计划、运行气温作修正”为原则,建立了完整的年度计划指标模型。


生产指标的制定以大量积累的各项生产数据为依据,每项指标既有瞬时数据的积累,也有累计数据和统计数据的组合,完整地形成了宝石花同方自有的多区域、多气候类型、多自然环境、多现场条件、多人为因素等广泛条件下的计划指标管理体系。


能耗指标的过程管理是在计划指标确立后,实际能耗指标能否实现或优于目标值,取决于运行期的过程管控。调节的精准与否受运行人员的责任心、管理制度的执行力、运行参数制定的科学性、设备与系统的匹配性等多种因素的影响,涉及煤、气、水、电、热等多项指标数据。将指标横向分解到各分(子)公司、项目部、热力站,纵向分解到每月,甚至是每半月,做到了人人懂指标、人人讲指标,指标与绩效挂钩。指标的管控做到了日统计、周分析、半月一评比的模式,做到了以站点为最小核算单元的过程管控。


宝石花同方自2022年引入度日数指标能耗评价方法,实现了各地区内部不同供暖期的能耗管理评价(图1)。同时,在同一供暖期,该方法可以用于不同地区公司之间去除温度等因素影响后的能耗消耗值的对比。度日数能耗指标能耗评价方法的引入,补充了以往综合能耗评价方法的不足,更加完善了综合能耗指标管控体系。


宝石花同方自成立以来,已自主完整运行了4个供暖期,从2019-2020供暖期开始完整地统计了每个运行周期的生产能耗数据。在 4个完整的运行周期中,宝石花同方经历了最长供暖周期,全公司综合能耗实现了连续降低,实现了达标供热。宝石花同方节能降耗取得的成效也得到了行业的认可,荣登中国城镇供热协会2022年度中国供热行业能效领跑者榜单中“燃气锅炉”单位供热量燃气消耗量第二名的好成绩;荣获2022-2023供暖期中国城镇供热行业能效领跑者(企业供热面积5000万㎡以上)第四名的好成绩。


图1 宝石花同方度日数能耗指标


宝石花同方2018-2023年5个供暖期单位面积耗热量对比图见图2。


图2 宝石花同方5个供暖期单位面积耗热量对比图


02

统一管理,全力打造智慧运营管理平台


宝石花同方秉持着“走智慧供热发展道路”的理念,依托清华同方 30年在供热行业的技术与经验,探索研发基于宝石花同方能源科技有限公司管理现状的智慧供热系统。以信息系统和物理系统深度融合为技术路线,将数字化、网络化和智能化等信息技术与先进供热技术深度融合,运用数字孪生、空间定位、云计算、信息安全等“互联网+”技术,着力打造集指挥中心、数据中心、应急中心、展示中心、管理中心于一体的智慧供热体系,实现精细化调控、自动化运行、过程化管理、安全化保障、辅助化决策、智能化运营的管控目标,满足供热安全、稳定、科学、经济等需求。


同时,宝石花同方在原有各区域供热指挥中心的基础上,打造了一个统一的智慧运营管理平台(也称宝石花同方智慧供热平台)。打通跨省数据链路,实现了多地域的数据汇聚及远程控制;开展业务整合,实现了生产运营数据、室内温度监(检)测数据、客服报修数据、经营收费数据的有机融合。解决了原有分(子)公司地域气候不同、管理模式不统一、辖区各自为政及信息孤岛等问题,做到了“一屏揽九省、一臂驱千里、管控一体化”,也为能耗指标体系的建设和实现数据的统一分析对比奠定了基础。


智慧供热平台基本架构包括“源、网、站、楼、间、户”等各个环节,主要是以功能、技术、数据流和信息安全四大架构作为基础支撑来搭建。通过模块化分类、分网、分项,对各采集数据进行总体规划布局,分别部署了热源数据、热力站数据、全网平衡、分时分控、报警设置、曲线对比、操作记录和后台管理八个板块,实现了热源数据监控、热力站数据监控、全网自动平衡、分时分控调节、数据报警管理等;实现了智慧供热驾驶舱应用、目视化多级数显定位对比、热网信息多层显示、分级分项能耗对比、室内温度实时监测与对比等功能。


上位系统的监控分析需要下位系统的支持,完善的计量和控制手段是开展精细化运行调节和能耗管理的基础。宝石花同方在建设智慧供热平台的同时,抓住“532”改造的有利时机,严格按照国内外行业高标准选型,配齐配好各类计量、调控设施,对温度、压力、流量、热量等运行参数实施全过程精确计量,完善站点调控手段,全面提升供热全系统感知能力。精心运维保证计量仪表准确、调控仪器稳定可靠。精确计量、精细调控已成为宝石花同方的节能降耗的重要手段,也为智慧供热平台的应用提供基础保障。


智慧供热平台较好地实现了供热的优化调控,解决了二次管网及热用户调控和监控的管理难题;通过数据监控平台的全网平衡控制功能达到了按需供热、精准供热;智慧供热平台实现了数据监控、远程调控、安防监控、报警提示等连锁保护功能,提升了热网、热力站安全性、稳定性和持续性。


智慧供热平台系统的建设,为宝石花同方的全方位能源管控提供了强大的科技支持,使远在新疆、甘肃、东北地区等多区域的供热生产过程可实时在平台上进行管理与调节,得到了行业的广泛关注。2023年11月4日,新华社刊发了题为《千里之外 保障温暖:智慧供热是如何做到的》的专题报道。报道从民生视角切入,介绍了宝石花同方的智慧供热平台。


03

分类施策,科学开展节能降耗工作


指标体系的建立只是能耗分析、控制的一种手段,便于发现问题和解决问题,节能降耗的核心还需在运行调控上下功夫。


(1)热量控制

1)加强热源调控管理。宝石花同方现有热源40余处,包括热电联供购买热量、燃气锅炉、燃煤锅炉、空气源热泵等热源形式。以燃气锅炉及燃煤锅炉为例,锅炉的节能是一种综合性节能,按照锅炉的分类,通过分析具体锅炉的优点、判断锅炉热平衡来确定锅炉节能措施;通过利用供热曲线,找准服务质量和节能降耗的平衡点;做好锅炉水质管理,清洁和维护锅炉受热面,调节优化锅炉运行,减少能源浪费,定期开展锅炉能效检测等措施来提高锅炉热效率;选择与锅炉匹配的燃烧器,实时监测运行时的燃烧状态参数,通过做好燃烧系统的维护保养等工作来减少不完全燃烧热损失;在运行中监测好锅炉排烟温度,避免锅炉超负荷运行,并通过烟气余热回收利用来降低排烟热损失。


2)加强热网调控管理。在运行调控上,宝石花同方摒弃了按照回水温度调节的传统运行模式,坚持以热指标的计算为核心,结合热网环境,兼顾使用热量自动调节、流量自动模式、二次管网均温调节等综合调节方式,匹配不同形式的供热管网系统,全面应用全网平衡调节系统,统一调控、统一指挥,使得运行过程中工作效率大幅度提升,调节精度有所提高,大幅度降低人员劳动强度。


在具体的运行调控过程中重点做好以下六个方面:一是结合理论计算和往年运行数据制定供热运行参数对照表,通过智慧供热系统自学习、自感知、自优化,自主下达计划热负荷,调整系统工况;二是从热源上进行总负荷的质调节和分阶段量调节,落实分时(初、末期,严寒期和一天中的昼夜)分区(工业区、居民区)的精细化负荷调控;三是应用无线测温系统,实时掌握供热质量情况,及时开展二次管网平衡调节,以实现二次管网水力均衡;四是做好管网保温以降低热损失;五是对低温用户进行专项治理,避免为改善个别用户室内温度而提高整体换热站的供热量;六是在站内高点和最不利用户家中安装自动排气阀以减少气阻。


宝石花同方热力站热网温度监控图见图3。


图3 宝石花同方热力站热网温度监控图


(2)电量控制

1)换热站优化与控制。热力站上游连接热源和一次管网,下游连接二次管网和具体用户,是供热系统运行的焦点、基础和核心之一。宝石花同方目前实际运行热力站380余座,经过多年实际运行对比,热力站小型化对电量的降低有一定的好处。宝石花同方通过节能改造等途径,对原有热力站进行逐步的小型化改造,结合实际热源设计情况、供热覆盖区域、建设场地、管网建设成本、站点建设成本、运行维护成本、用户供热质量等分析确定,逐步完善配置与优化热力站系统,为能耗管理打下坚实基础(图4)。 


图4 宝石花同方5个供暖期单位面积耗电量对比图


同时,全面完善热力站二次管网图纸,做到了一站一图、一环路一水力计算,在环路优化调整的基础上,重点对水泵进行优化改造。陆续开展了大泵换小泵、止回阀摘除、循环泵变频调控等相关工作,研讨水泵分时段调控等控制模式,在电耗的管理方面取得了良好效果。


2)换热站运行管理。进一步缩小核算单元,积极探索以热力站为基本能耗成本核算单元。开展标杆热力站评比与考核活动,通过热力站成本实时反馈,有效促进了成本形成过程中管理水平的提升。


(3)失水治理

与行业内大多数供热企业一样,在失水治理方面,宝石花同方总结出“三快六法五治”。


失水治理节奏“三快”,即“快发现、快定位、快处置”,加快失水治理的速度和提高治理质量,“三快”是宝石花同方“以水为令、水失人动”行动指令的具体表现;失水治理技能“六法”,既讲方式方法,又讲技术创新,在不断的实践中,归纳总结了“看、观、闻、听、测、试”查漏六法,应用六法循序渐进查找漏点,并且在传统方式的基础上进行技术提升;失水综合“五治”,是指“人治、管理治、冬病夏治、宣传治、法治”,失水治理不能只盯住运行期的指标,治已病重要,治未病更重要,围绕失水治理的各项因素开展工作。通过总结方法,公司的水耗管理能力有了质的飞跃(图5)。


图5 宝石花同方5个供暖期单位面积耗水量对比图


综上所述,宝石花同方在节能降耗上取得了巨大的成绩,公司成立前后热耗指标降幅为12.7%,电耗指标降幅为9.0%,水耗指标降幅为39.8%(图6)。


图6 宝石花同方运营过程中热、电、水耗降幅


宝石花同方自成立以来,在供热领域不断探索,从平台建设、指标管理、硬件基础设施更新改造与提升及单项业务管理方面,解决实际运行和供热行业中的普遍性问题;在点多、面广、业务跨度覆盖不同供热区域的现实条件下,认真打磨自身业务,不断拓展外部市场,在整体行业近几年面临高热价、高煤价、高气价的不利条件下,不忘“三供一业”改革初心,牢记“源自中国石油、服务千家万户”的企业宗旨,顺应国家能源发展战略方向,在保障服务的基础上,千方百计寻求能耗管控新方法、新策略,积极探索“绿色、低碳、可持续”的发展路径。


在未来的岁月里,宝石花同方将以更大的热情与激情,奋力创建一流的科技型综合能源服务企业,矢志书写能源事业高质量发展新篇章。