辽宁省华顺热力集团有限公司
“系统节能导向下的智慧供热规模化应用”创新实践
辽宁省华顺热力集团有限公司（以下简称“华顺热力”）成立于2008年，供热区域覆盖沈阳、铁岭、抚顺和沈抚示范区，上网供热面积8000余万㎡，实际供热面积5000余万㎡。“十四五”期间，华顺热力坚持低碳化、智能化的原则，积极拓展清洁能源供热，形成工业余热、垃圾发电余热、污水取热及跨季节储能等多种清洁供热方式，并投资12亿元铺设500多千米的供热管网联通清洁热源、热电厂热源及循环流化床锅炉，全面实现供暖管辖城区的“一城一网”。
通过多年实践，华顺热力已经建立了一套科学实用、细致全面的管理体系，从工程设计、生产运行到智慧供热等方面均有技术创新。目前已获得国家软件著作权专利107项、发明和实用新型专利21项，多项核心技术居国内同行业领先水平，极大地提高了供热系统生产及运行效率。2025年，华顺热力荣获中国城镇供热协会“2025年度供热行业综合能效统计标杆企业”供热面积5000万㎡以上第一名。
本节以华顺热力实践经验为基础，结合其自主构建的智慧化供热管理平台，在系统化节能技术框架、标准化智能控制、多能互补集成优化应用等方面，为行业提供具备可推广性的技术解决方案。
自我国提出“双碳”目标以来，供热行业积极寻求技术革新与系统优化的方式方法，保障供热的可靠性、提升系统的经济性，在节能减污降耗的同时满足群众温暖舒适过冬的需求，并最终实现供热行业高质量发展。然而，从智慧化试点管理走向规模化系统管理的过程是一个技术和管理痛点，也是创新的难点。华顺热力自主研发了华顺智慧供热平台，以运行平台为核心，涵盖软、硬件系统，是AI赋能的数字化、智能化体系，有力保障了供热安全稳定运行。
华顺热力智慧供热平台坚持“系统节能才是真的节能”的技术路线，以标准化硬件系统为基础，以真实、连续的运行数据为依据，覆盖热源、热网、热力站及用户侧，是可“一键达成”的“傻瓜式”运行操作平台，使智慧供热技术在规模化供热系统运行中真正落地。
（1）智慧供热平台的架构
华顺热力智慧供热平台将理论与实践相结合，以数字孪生体系为基础，实现了供热系统的自我调节。该平台将物理世界中的热源、管网、热力站、热用户在数字世界中1∶1生成“镜像”，其建设过程包括以下四个关键步骤（图7-1）：
图7-1 华顺热力智慧供热平台
1）打造全域感知的“供热神经系统”。在供热系统关键节点部署传感器，实时采集温度、压力、流量等数据，实时更新，形成覆盖“源—网—站—户”的全流程感知体系。
2）数据映射，根据模型构建“数字骨架”。创建高精度三维系统“数字骨架”，将实时运行数据“注入”到模型骨架中，实现物理实体状态在数字世界中的精准映射。
3）模型融合，注入“智慧大脑”。采用“机理+数据驱动”的混合建模方法，一方面，建立机理模型，确保仿真符合物理规律；另一方面，利用AI和自适应学习算法挖掘数据中的复杂模式，进行负荷预测和优化。两者的结合让数字孪生模型既能遵循物理定律，又能从历史数据中学习，实现高精度的跟踪和预测。
4）仿真推演与反向控制，基于前三步构建的模型，实现“闭环优化”。例如，基于室外温度每天的实时变化与用户室温反馈，模拟计算出恒定合理室温所需的最佳供热量。根据仿真结果自动下达指令，调节热力站的温控阀，实现从“感知”到“分析”，再到“决策”和“执行”的闭环控制。
（2）智慧供热平台基础建设
1）升级完善计量器具智慧供热系统自主调节过程中以热用户回传室温为依据自动调整机组的热量供给，该过程以计量器具采集的数据为基础，以AI算力为核心技术。为保证数据的精确性和有效性，华顺热力在以下重要节点安装计量器具：
①所有锅炉均安装热计量表，直接反馈锅炉产热量，这也是计算锅炉热效率的基础。
②所有热源厂一次管网出口均安装总热计量表，热量数据累计计算，并在智慧供热平台上实时呈现。
③所有热力站的机组均安装热计量表，精准计量送到各小区的热量。
④安装室内温度采集器和户端智能阀，以保证调节的精准性。这是精细化管理的最终体现，也是最直接的节能环节。
2）数字化用户档案，建立“一户一策”管理制度
华顺热力为所有热用户建立了详尽的数字化档案（图7-2），包括小区信息、用户信息、二次管网图、建筑结构、实时运行数据分析、保温情况等，客服人员或技术人员可在手机端随时调阅。供热系统运行期间，技术人员可针对性地结合室温和上一运行季数据，快速、精准地诊断问题根源，制定“一户一策”解决方案，提升了服务效率，减少了因反复试错造成的能源损耗。
图7-2 华顺热力热用户档案
3）建立完善的管理体系
华顺热力构建了层级清晰、标准统一、响应高效的“制度闭环+数据闭环+责任闭环”管理体系，实现技术节能与管理增效的双重目标。
①制度闭环：通过标准化硬件系统和“傻瓜式”智慧供热平台，建立从热源到用户的全流程管理规范；编制《一次管网无补偿设计规范》《二次管网标准化设计规范》《设备及部件使用年限》《工程质量标准体系》《工程造价标准》《电子档案归档标准》《客户服务档案》等管理文件，确保“凡事有要求、凡事有检查、凡事有总结”的管理理念落地，实现运行操作零偏差；创建“一键达成”操作模式，将复杂的水力计算、热量分配等封装为标准化指令，实现设备“型号统一、接口统一、功能统一”。
②数据闭环：依托“实时室温回传+AI算法”，构建“源—网—站—户”全链路数据反馈机制；通过室温采集器实时追踪用户需求，结合“华顺算法”动态调节二次管网水温与流量，形成“实时热量控制、实时温度跟踪、实时水力平衡”的数据驱动闭环。
③责任闭环：以数字化用户档案和“一户一策”为核心，采用“区域承包”模式，将投诉、热、电、水等关键指标量化分解到个人；基层服务人员和技术人员可通过手机端应用软件随时调阅用户档案，快速定位问题并制定解决方案，将节能责任落实到基层。
实现智慧供热最基本的条件是要补足热源短板。为实现“双碳”目标，供热热源不仅要有充足的供热能力，还应因地制宜地实现低碳化、清洁化，且尽可能多元化。这种多能互补的热源结构不仅可以满足按需供热、舒适供热的需求，还可应对突发事件或极端天气造成的能源紧张或热量不足等问题，多维度保障供热安全稳定。
为实现这一目标，华顺热力经过11年的努力，自筹超10亿元资金，通过以下措施改造热源，实现了多种热源的整合和互联互通。
（1）拆除低效锅炉58台；
（2）发掘光大垃圾焚烧发电厂中低温余热与抚顺钢厂工艺冷却水余热（温差为30～50℃）；
（3）应用热泵技术（COP在4.5以上）深度提取市政污水（8～13℃稳定热源）中蕴含的低品位热能；
（4）铺设几千米主管网，将铁岭电厂、清河国电电厂、大唐沈抚电厂、抚顺国电投电厂、抚顺新钢铁余热、垃圾焚烧电厂、污水源热泵热源等联网运行。
完成基础改造后，将多种热源的热能整合，汇集至智慧大网（图7-3），通过智慧供热系统调度，精准匹配用户需求，并充分挖掘现有热电联产机组和低品位余热的潜力，尽可能用可再生能源供热。
在实际运行中，智慧供热系统优先调用绿色能源所产生的热能，当用户需求超过绿色能源负荷峰值时，系统自动匹配，按照能效从高到低依次启动调峰锅炉进行热能补偿，保证智慧大网热量充足，大幅提升了供热系统输配环节的能源利用效率。智慧大网的建设不仅增强了热源的可靠性，更从源头实现了供热减碳。
图 7-3 华顺热力“一城一网”互联互通
华顺热力智慧供热的核心是运用AI大模型及算法，根据用户需求实现供热系统的自主调节，将传统的“经验驱动”转变为“需求驱动”。智慧供热平台将供热系统视为“源—网—站—户—碳”有机整体，从全局视角出发，架构系统化的节能框架。
（1）根据热用户性质，制定不同的自动调节方案
热用户可粗略分为民用建筑和公共建筑两大类，两者在用热时间、用热需求及用热场景等方面均存在显著差异，适用的运行调节手段也不同，华顺热力对此摸索出了自己的经验。
1）民用建筑以用户室温22℃作为调控目标，应用AI技术捕捉用户的用热曲线，精准预测用户室温达到22℃的供热需求，全面实现系统自主调节。
室外温度全天动态变化，二次管网的温度和供给热量在AI算法的加持下自动运行。白天室外温度回升，智慧机组智能降低供热量；晚上室外温度下降，冷风增强，智慧机组自主增加供热量，以保持室内温度的实时恒定。从智慧供热平台上可看到“五变一恒定”的线状变化规律（图7-4）。“五变”指的是：一次管网供热量、回水温度，二次管网供热量、回水温度，以及室外温度，它们总是在波动；“一恒定”指的是用户的室内温度恒定，始终保持在22℃左右（图7-5）。图7-4下方的绿色曲线面积是供热系统实际供热量，凹形处为与不进行系统调节相比节省的热能。经过AI算法的多次学习、迭代计算，在保证热用户室温恒定的同时，精准减少过量的热耗，实现节能运行。
图7-4 民用建筑供热机组运行调节曲线
注：本图为软件截图，一次供温指一次管网供水温度（℃），二次供温指二次管网供水温度（℃）。
图7-5 华顺热力民用建筑室温监测系统
2）不同公共建筑的用热场景和用热时间不同，智慧供热系统要根据用户的用热规律调节供热运行特性，同时在巨大的用热偏差下尽量保持一次管网的流量稳定，形成“一给一控”的供热规律。
以某学校图书馆为例，8:00到20:00为使用状态，有人员活动，智慧供热系统的控制方案是尽量保证其室温恒定；20:00到8:00为空闲状态，控制方案为低室温运行，弹性节约夜间供热量，其供热调节曲线如图7-6所示。
图7-6 某学校图书馆供热调节曲线
注：本图为软件截图，一次供温、一次回温指一次管网供、回水温度；二次供温、二次回温指二次管网供水、回水温度；一网指一次管网。
（2）用AI算法实现热力站用热量和室温跟踪调节
智慧供热系统根据华顺热力气象站测得的实时室外温度、用户远程室温和智慧供热系统中相同室外温度、相同面积、相同室温的历史大数据，精准预测下阶段热力站所需热能，并回传到热源端统一计算，再由AI算力智能调度所需热量，最后通过智慧大网将热量统一分配至用户，在满足用户所需温度要求的同时实现热能的最小损耗，从而达到节能的目的。
（3）精确诊断热力站循环水泵运行状态，自动匹配最优型号
智慧供热系统实时监测热力站循环水泵运行数据，精确诊断水泵的运行状态，自动匹配最优型号，保证循环水泵在高效区运行。
1）热力站循环水泵设计与选型
热力站循环水泵选型是水泵在高效区运行的基础，如果水泵选型不合适，后期无论如何调节，都难以达到最佳运行状态。
每套供热系统的二次管网情况、小区入住率、用户室内系统装修等均存在差异，导致循环水泵的实际运行流量和扬程完全不同。如果凭经验或按设计规范来选取循环水泵，都可能与实际运行情况存在较大偏差。智慧供热系统可根据收集的基础数据，分析每套供热系统不同室外温度下循环水泵实际需要的流量和扬程，匹配合理的循环水泵，让水泵运行的效率点落在高效区，实现节电目的。
2）调整并维持循环水泵在高效区运行
循环水泵选对了，但安装调试和运行方式不对，依然会低效。如果循环水泵工作点右移，说明系统流量大，水泵扬程低，系统阻力小于计算值，可能是管网近端阀门开度过大、远端流量不足、管网水力失调等原因，应重新进行二次管网平衡调节；如果循环水泵工作点左移，一般是水泵选型过大造成的。
通过实施监控，将循环水泵从“凭感觉”运行变成“靠数据”运行，实现节能降耗（通常可节约电耗20%～50%），华顺热力的热力站平均电耗为0.04～0.06kWh（/㎡·月）。
（4）化繁为简，“傻瓜式”操作
华顺热力将复杂的水力计算、热量预测、优化分配、室温跟踪等算法封装于智慧供热平台，为前端调度和运维人员提供简洁明了的操作界面和预警提示，如图7-7所示。这种“去专业化”的设计，极大地降低了先进技术的使用门槛，确保了优化策略能够一线贯通、高效执行。
图7-7 华顺热力热力站运维管家
注：该图为软件截图，图中为软件的实际情况，部分术语表述为行业惯用术语。
华顺热力下属沈阳能源科技有限公司（以下简称“沈阳能源科技”）成立于2008年，现有上网供热面积约800万㎡，实际供热面积650万㎡，其中民用供热面积580万㎡，入户率80.8%，单供暖期供热周期为151d。华顺热力智慧供热系统研发完成后，对沈阳能源科技的供热系统实施整体改造。改造升级完成并稳定运行后，多项核心运行指标发生了系统性、结构性变化，碳排放量显著减少，提升了系统运行效率，为系统节能奠定了绿色基础。改造前后核心运行指标对比见表7-1（以实际供热住宅指标为统计口径）。
从表7-1可以看出，智慧供热系统并非通过单一环节“挤压”能耗实现指标下降，而是在保障供热安全与服务质量的前提下，通过系统协同运行，使热耗、煤耗、电耗和水耗等关键指标实现了同步、持续下降。这种多指标同时改善的结果，体现了系统整体效率提升所带来的综合效应，也验证了“系统节能”在规模化运行中的现实可行性。
从运行实践来看，智慧供热系统的价值不仅体现在能耗指标和运行效率的改善上，更体现在对供热这一基础民生服务运行逻辑的整体重塑。通过以室温为目标值、以用户需求为出发点的系统调控，供热运行逐步摆脱了对经验判断和人工干预的高度依赖，运行状态更加稳定、可预期，能源利用更加精准、高效。
在实际运行中，系统稳定性的提升直接转化为用户端更加恒定的室内温度、更少的运行波动，以及更低的有效投诉率，使技术进步最终落脚于居民可切实感受的用热体验。节能不再以牺牲舒适度为代价，而是在保障民生的前提下自然实现，这正是智慧供热区别于传统节能改造的重要意义所在。
从管理层面看，智慧供热系统的建设过程，本质上也是一次运行理念的转变——从分散管理走向系统管理，从事后应对走向事前调控，从“看经验”转向“看数据”。这一转变不仅提升了系统运行效率，也为规模化供热企业在人员配置、管理方式和长期运营中提供了更大的弹性空间。
华顺热力智慧供热系统实现了生产、运行、管理、设计、制造、施工一体化协同，供热调控从传统的“经验驱动”转变为“需求驱动”，是行业内较早实现“源—网—站—户”全过程智慧调控的供热系统。系统可在运行过程中自动识别不合理运行数据，并进行分析、对标和修正，使复杂问题简单化、简单问题标准化、标准问题系统化、系统问题数字化，为大规模供热系统的稳定、高效运行提供了可靠支撑。
供热关系千家万户，是城市运行中最基础也最具连续性的民生工程之一。华顺热力在智慧供热方面的实践表明，只有智慧化建设真正融入系统运行与日常管理，才能在大规模应用中实现节能减排、运行安全与民生保障的统一。这一由试点探索逐步沉淀为系统能力的过程，为供热行业在“双碳”目标下实现高质量、可持续发展提供了一条务实且可推广的现实路径。
