2025年7月《中国城镇供热发展报告2024》正式出版发行，面向全行业发布！这份报告不仅汇集了行业最新统计数据，更优选了来自全国各地的13家供热企业在节能降碳、降本增效方面的成功实践，为行业低碳转型升级提供了宝贵的经验。第八届中国供热学术年会上，协会为入选"2024年度中国供热行业节能减碳增效优秀案例"的这13家企业颁发了荣誉证书。

本期分享包头市热力（集团）有限责任公司应用精细化调节手段提高供热系统运行效率的做法。

截至2023-2024供暖期，包头市热力（集团）有限责任公司（以下简称“包头热力”）供热面积3780万㎡，共有6座主力热源，2座调峰备用热源，运行热力站391座，基本实现全网自动化平衡软件参与生产运行。

我国提出“双碳”目标，供热行业面临重大挑战，仅北方城镇建筑供热能耗就占全国建筑运行总能耗约1/4，占全社会总能耗约5%，所导致的碳排放也占到全国碳排放总量约6%。供热企业进一步节能减碳是摆在我们面前刻不容缓的任务。

近几年，包头热力推行热耗精细化调节管理，有效结合全网自动化平衡系统与生产运行，协调热源、热网、热力站及用户端的热量平衡关系，对生产运行指标进行精细化管理，既满足了用户供热需求，又有效提高了运行效率，实现了进一步的节能减碳。

（1） 室外温度预测

供热负荷预测是供热系统能够实现按需供热的前提和依据，但是对一个供热系统而言，热负荷影响因素非常多，包括室外天气情况（温度、日照、风速等）、建筑物自身围护结构情况、建筑物热惰性、管网输配效率等。由于上述因素影响，供水温度、流量等参数的变化对用户室温的影响并不是立刻发生，而是滞后一段时间。因此，为满足用户室温的设计要求，当天的供热量，不仅与当天的影响因素有关，还和几天前的上述参数有关^[1]。

经过了多年的摸索，目前包头热力室外温度预测使用的计算方法充分考虑前天及昨天室外天气对热负荷的影响，并结合当日天气预测值进行综合考量。该方法将建筑物热惰性及管网传输效率进行定性考虑，最大限度地降低了供热系统大热惰性、大时滞性的影响，有利于满足用户室内温度需求。室外温度计算公式如下：

其中，室外24h平均温度根据中国天气网的小时记录数据进行下载存档，取用当日7:00至次日7:00的24h实际数据进行平均计算，而当日室外平均温度预测值则按照每日天气预报温度采用最高值与最低值进行平均计算。

经过连续三个供暖期的室外气温监测，得到供暖期内室外温度平均值（图7-12）。

图7-12 包头市连续三个供暖期室外平均温度平均值

（2）用户热负荷预测

每套热力站供热系统中都有不同性质的热用户，所需供热负荷并不相同，例如公共建筑用户与居民用户、保温建筑与非保温建筑、超高层建筑与普通建筑均有所不同。如何区分热用户，如何在不超供的同时满足不同性质的热用户需求，均对精细化生产运行提出了要求。

包头热力对每套热力站供热系统的所辖用户进行了分类，分为公共保温建筑、公共非保温建筑、居民保温建筑、居民非保温建筑四类；每一类又分别考虑了建筑年代、二次管网维护情况、失水情况等因素，在每套系统上均加装了热量表。

结合历年运行经验，分别对每个热力站供热系统的热负荷进行估算。

表7-5为部分热力站供热系统热负荷估算结果。

（3）热源处的调节模式

包头热力目前共有8座热源，除两座调峰热源外，其余6座为主力热源，为保证热源及一次管网运行稳定，并提高供热安全和保障能力，6座热源分为4个热源区域联网运行，每个联网运行区域内的热源流量、供回水温度、供回水压力等参数不完全一致。

热源分区域运行，不同区域运行参数不完全一致，但主要调节模式均为分阶段质调节，以达到在满足供热需求的条件下节能运行的目的。即在初末寒期采用小流量运行模式，以降低管网热损失，且降低热源处及加压泵循环水量，可有效降低电耗；在严寒期采用大流量运行模式，在满足热负荷需求的前提下保证一次管网安全运行。

以华电北控热源区域为例，初末寒期单位面积循环流量为7m³/（万㎡.h），严寒期为8.5m³/（万㎡.h）；一电新厂区域在初末寒期单位面积循环流量为6m³/（万㎡.h），严寒期为9m³/（万㎡.h）。

确定总循环流量后，需要根据天气变化及时调整热源供水温度，参照标准是质调节曲线。质调节曲线的计算是热水管网在稳定状态下运行，且不考虑管网沿途热损失的情况下，热源的供热量等于供暖用户系统散热设备的散热量，同时也等于供暖用户的热负荷。以此为基础进行计算，有如下热平衡方程式：

根据上述平衡关系、散热器传热系数、板式换热器传热特征等，可以计算出在不同室外温度条件下的质调节曲线，如图7-13所示。

图7-13 不同室外温度条件下的质调节曲线

不同的热源区域及不同阶段的流量不同，质调节曲线也不相同，使热源的调节更加有针对性、更细致。

同时，在修正热源的调节曲线时，在统计的各热力站供热系统热负荷的基础上增加输送热损失。根据统计，一般热力管道输送效率为92%～94%，即热损失率不超过6%～8%，根据包头热力统计数据，管道热损失约为6%，因此热力站供热系统热指标为45W/㎡，考虑一次管网热损失后，热源供热量指标调整为45×1.06=49W/㎡。

（4）热力站的一次管网流量调节

待热源处循环流量、供水温度确定后，每个热力站以二次管网供回水平均温度为基准参数，通过站内一次侧电调阀开度对一次管网流量进行调节。

这种调节方式可以直接将用户的实际供热效果与一次侧流量调节结合起来，调节直接有效，且通过自控系统的自动计算，可以让一次管网快速建立平衡状态，有利于热网安全高效运行。

最后根据用户室温情况及运行经验，对各系统的调节曲线进行单独修正，以达到精准控制的目的。

（5）热力站的循环泵变频调节

对于热力站，可以通过变频泵的精细调节来降低电耗。利用公式（7-8）可以计算出供热系统的循环水量，又根据相似规律得知，变频泵的频率与流量近似成正比。因此，通过热负荷的大小可以计算确定站内循环泵频率设定值^[3]。

例如某供热系统在设计时采用的概算指标，站内设备均按照60W/㎡选取，而在实际运行过程中经公式（7-2）计算得出热负荷需要为45W/㎡，循环泵最大频率为50Hz，计算得出循环泵频率应为45/60×50=38Hz。

按照供热负荷分布情况，结合站内循环泵，将变频调节划分为几个时段来进行分别调控（表7-6），以实现更加精细化的节电管理。

（6）二次管网调节

1）简易快速粗调节 

在二次管网运行调节的实践中，包头热力摸索出一种简易的初始状态粗调节方法，简单来说有以下步骤：

①测量二次管网总流量，改变循环泵运行台数或调节系统供、回水总阀门，使系统总过渡流量控制在总理想流量的120%左右。

②以热源为中心，由近及远，逐个调节各支线、用户。最近的支线、用户，将其过渡流量调到该工况下设计流量的80%～85%；较近的支线、用户，过渡流量应为计算流量的85%～90%；较远的支线、用户，过渡流量是计算流量的90%～95%；最远支线、用户，过渡流量按计算流量的95%～100%调节。

③当供热系统支线较多时，在支线母管上安装调节阀。仍按由近及远的原则先调支线再调各支线的用户，过渡流量的确定方法同上。

④在调节过程中，如遇某支线或用户在调节阀全开时仍未达到要求的过渡流量，此时跳过该支线或用户，按既定顺序继续调节。等调节完毕后再复查该支线或用户的运行流量。若与计算流量偏差超过20%，应检查、排除有关故障。

2）加装平衡阀并采用回水温度一致法进行调节

当系统精细调节难以实现时，可适当安装二次管网平衡阀并配合采用回水温度一致法实现二次管网的水力平衡与调节。

由于二次管网管路较短，供水温降可以忽略，因此只采用回水温度一致法来进行调节也可以满足二次管网的平衡要求，即通过支线或单元、入户阀门的实时平均回水温度作为调控依据。若测点处回水温度高于目标值，则将阀门开度适当减小；若测点处回水温度低于目标值，则将阀门开度适当增大，最终使各类用户回水温度趋于一致^[4]。采用这两种措施后，热力站电耗降幅为20%～30%，同时热耗也平均降低15%左右。

（7）实现用户端的精细化调节

用户端调节主要通过用户室内散热器温控阀门来实现，包头热力通过无线测温平台监测用户室温，以保证用户室温符合标准。目前共有4700余台固定式无线测温设备实现数据上传，后续还将陆续加装2000台左右，通过分析用户室温来判断供热情况，以及判断是从热源处调节还是从热力站处或用户端调节。

若所有测点的用户室温均偏低，则需从热源处增加供热量；若热力站所属区域内用户测点室温偏低，则需通过调节热力站一次侧阀门来增加热力站供热量；对于某栋楼、某单元或某户测点温度偏低的情况，则需核实测点数据是否准确，通过调节楼栋、单元阀门开度来提高用户室温。

包头热力从2018-2019供暖期开始执行热耗精细化管理工作，截至2023-2024供暖期，单位面积耗热量从0.48GJ/（㎡·年）降至0.36GJ/（㎡·年），累计减少能源浪费2520万GJ，折合标准煤86万t，累计减少碳排放214万t；单位面积耗电量从1.53kWh/（㎡·年）降至1.19kWh/（㎡·年），累计节约用电7140万kWh；单位面积补水量从8.65 kg/(㎡·月)降至4.54 kg/(㎡·月)，累计节约用水518万m³（图7-14）。

同时，用户室温在18-26℃的比例由60.1%升至87%，节能降耗的同时达到了均衡供热的效果（图7-15）。

[1]孟范英．关于降低供暖设计热负荷的概述［J］．区域供热，2015（2）：45-49.

[2]石兆玉，杨同球．供热系统运行调节与控制［M］．北京：中国建筑 工业出版社，2018．

[3]全国勘察设计注册工程师公用设备专业管理委员会秘书处．全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材（2023年版 ）［M].北京：中国建筑工业出版社，2023．

[4]苗高扬.供热管网水利分区及平均温度调节方法的研究［D].哈尔滨：哈尔滨工业大学［年份不详].