智慧供热：引领供热行业发展新方向

　　长期以来，供热系统的运行调度控制主要依据生产业务专家的知识和经验来完成，但伴随供热系统规模的不断扩大，调控频次和精确度的增加，传统基于人工的控制方式已难以保证供热系统的安全、高效运行。当前，工业互联网、云计算、大数据、人工智能等新一代信息技术在复杂生产系统的运行管理、调度控制和要素配置方面展现出强大的能力，发展智慧供热已经成为我国供热行业的共识。

　　智慧供热是以数字化、网络化、智能化的信息技术与先进供热技术的深度融合为基础，以用户需求为目标，以低碳、舒适、高效为主要特征，具有自感知、自分析、自诊断、自决策、自学习等技术特点的现代供热模式。智慧供热是以供热系统智能化为前提的。随着城镇供热的发展，供热物理设备网的复杂度也在提升，传统的供热系统很难满足精细化运营和个性化服务的需求，必然要走向智能化。

　　供热系统智能化要求物理设备网具有可调节、可控制、可计量能力。智慧供热需要用智能技术和算法解决供热过程涉及的分析、推理和决策性问题，将智能化建设深入到相对完整的供热流程中，在供热生产、服务过程中使系统具备分析和决策能力：通过自我学习、自主判断、优化配置、升级能力等智能行为，对物理设备网的未来走向及供热参数进行预测；利用通过人工智能手段获得的控制模型对物理设备网进行控制，完力无法实现的工作，最大限度地将供热人员从体力劳动和大量的脑力劳动中解放出来，创造增量价值。

　　智慧供热涉及供热行业的设备制造、系统集成、物理设备网及信息物联网的设计和建造、企业运维等环节。供热系统运行涉及系统运行策略和控制策略的制定。系统运行策略是供热工程师综合考虑系统参数指标要求、实现方案、节能及经济性等方面后提出的，需要工程师具备丰富的供热系统、设备、建筑热工等方面的知识。系统控制策略是系统控制工程师提出的，是实现运行方案的控制策略，系统控制策略的提出，需要具备丰富的计算机、网络、自控、过程方面的知识。

　　供热自动化是智能供热系统的基本功能，供热设备的自动运行本质是“机器替人”，强调在无人操作的情况下实现供热设备的不间断运行。

　　供热信息化是智慧供热的基础，本质上强调供热信息的互通互联、设备无人值守。供热信息化完成供热的数据采集、数据通信、数据存储、系统控制、企业管理和用户服务。供热信息化阶段，软件所采用的调控模型是利用已有的静态物理模型（包括基础理论模型、流程逻辑模型、设备模型、组件模型、故障模型、仿真模型等）和经验来编制的，是用静态模型来处理供热运行中的动态问题。

　　智慧供热以数据分析为切入点，通过数据发现问题、分析问题、解决问题，从经验和流程驱动转向数据驱动、自动决策，追求供热运行决策环节的科学，形成一定约束条件下供热系统运行调节最优决策方案，用来控制供热物理设备网实体。供热系统智能化追求的是供热系统的柔性运行，本质是“人机协同”，强调供热系统能够自主配合外部条件变化、用户需求变化和人的工作，利用人工智能提升工作效率和系统安全。

　　智慧供热系统中，制定运行策略及控制策略时均需利用人工智能技术实现决策过程的智慧化。决策中所应用的模型或来自人工智能分析结果，或来自机理模型+人工智能方法。智慧供热系统可自主决策，决策模型具备自我学习能力，控制模型可自动更新，控制过程精准，效果逼近系统最大能效。

　　面对城市集中供热系统规模扩大和多元化发展的新趋势和新挑战，传统基于人工经验的调度控制已难以实现精准调控，借助新一代信息技术发展智慧供热已经成为行业共识。“数字孪生”是物理系统与信息技术融合的重要应用形式，以数据和模型为基础，实现物理系统的智慧化运行管理。

　　智慧供热的价值主要体现在：促进清洁供热、可再生能源供热等技术的实施与应用，实现清洁供暖；有效利用供热系统中“源-网-荷-储”不同环节的灵活性，改善供热系统经济性；基于“数字孪生”模型，实现系统态势实时感知和预测，提升供热系统可靠性水平等。

　　目前，我国供热行业已广泛开展了数字化和信息化改造，供热系统的日常管理日益科学化和精细化。但应认识到，信息化的实现不等同于智能化、智慧化的实现，智慧供热的技术依然需要持续发展。本文认为，未来需要继续深入研究与实施的工作可归纳如下。

　　(1）深入研究先进信息技术与控制方法，实现供热系统协调运行。充分利用供热系统中“源-网-荷-储”不同环节灵活性，全面提升系统运行管理水平；有效发挥人工智能技术在供热系统负荷预测、故障诊断、异常情况识别等方面的作用。利用信息技术逐步实现从计算智能、感知智能，到认知智能、决策智能的高水平智慧供热。

　　(2）加强智慧供热技术标准建设，推广智慧供热成功案例。通过大型企业或产业联盟牵头，制定行业标准，加强顶层设计，避免重复低质量建设，需要通过成功案例的推介和相关技术标准的建立，推进智慧供热更为广泛的应用和技术落地。