一、 项目简介研究开发的“无人值守热力站节能控制系统”实现了一次管网系统平衡，二次管网的节能运行、热力公司远程监控的诸多功能，节能降耗，绿色环保，实现无人值守功能。二、 项目技术成熟程度通过河北省科技支撑项目鉴定验收，达到国际先进水平。已成功推广应用三、 技术指标（包括鉴定、知识产权专利、获奖等情况）“无人值守热力站节能控制系统”，及所研发“公共建筑供热节能全面解决方案和节能关键设备”实现了一次管网系统平衡、二次管网的节能运行、热力公司远程监控等诸多功能，实现了分布式控制节能运行。，完成节能改造。负责供热系统节能管理运行， 保证供热节能、采暖节费的效果四、 市场前景（应用领域、市场分析等）这一项目的实施是保证热力设备安全和经济运行的必要技术措施，直接关系到城市居民居住环境质量，关系到城市建设的低碳、集约型发展，体现着供热、控制领域的科研和应用水平。五、 规模与投资需求（资金需求、场地规模、人员等需求）投资小，无场地要求，人员需8-15人。六、 效益分析在保证相同室内温度的前提下，以热力站为单元，对其所覆盖区域内的供热系统、进行改造的，热力站节能量高于30%，节能效果系数为1.2。每年可以节省热费 20%-30%。七、 合作方式： 技术转让，合作开发八、 项目具体联系人及联系方式（包括电子邮箱）梁涛 手机：13512889536，邮箱：liangtao@hebut.edu.cn通讯地址：天津市红桥区光荣道8号，河北工业大学 7A-802室九、 高清成果图片2-3张无人值守换热站自控系统示意图热网监控优化控制调度中心

智慧供热平台产品充分发挥团队供热与计算机交叉融合，基于供热机理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平台的核心引擎，实现了供热系统动态仿真，多热源优化运行调度，供热系统故障诊断与预警，数据在线核查等，满足需求侧调控的智能调控等技术含量高的功能模块，在国内同类型产品中，具有技术研发深度强，业务涵盖广的特点。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 哈工大智慧供热研发团队整合了暖通、计算机、控制等专业的优势科研力量，依托学校在技术储备方面的雄厚基础，将供热理论、计算机软件、人工智能、自动控制等领域的先进技术相结合，构建了具有鲜明技术特点的智慧供热解决方案，以智慧供热平台为核心的成果技术特色与优势包括： （1）贯穿全生命周期的智慧供热整体服务 供热物理系统是智慧供热的基础条件，智慧供热技术挖掘供热系统的最大潜能，实现高效运行。智慧供热解决方案需对供热系统中的不合理设计及瓶颈之处进行改造，并引入先进的设计方案进行升级。必须将供热系统优化设计与智慧供热平台建设并重，方能实现最佳的建设效果。团队结合多年的技术与工程优势，可围绕智慧供热设计，平台建设，后期运维以及员工培训提供全方位的服务。 （2）平台产品技术优势 人工智能技术需与行业专业理论有机结合方能形成深入有效的解决方案，有效克服了单纯依赖人工智能算法难以解决数据样本不足、数据质量差、模型难以迁移、方法缺乏理论支撑等问题。智慧供热平台产品充分发挥团队供热与计算机交叉融合，基于供热机理模型+人工智能算法的核心思路，搭建了平台的核心引擎，实现了供热系统动态仿真，多热源优化运行调度，供热系统故障诊断与预警，数据在线核查等，满足需求侧调控的智能调控等技术含量高的功能模块，在国内同类型产品中，具有技术研发深度强，业务涵盖广的特点。 （3）建设方案灵活，持续合作性强 由于哈工大智慧供热团队技术研发实力强，且具有持续研发能力，因此无论是平台还是整体建设方案均可充分结合需求方的实际特点进行定制化研发，部分功能模块与创新设备可以按照联合研发的形式开展。 （4）对智慧供热内涵理解更深、平台更符合供热行业未来发展需求 由于哈工大智慧供热团队核心成员主编了《黑龙江省城镇智慧供热技术规程》DB/T2745-2020，在编团体标准《智慧供热技术规程》和《智能阀门》等多部智慧供热相关标准。团队对智慧供热内涵理解的更深，对标准的解读更全面，开发的智慧供热平台软件及相关产品更具有其实用性、先进性、可拓展性，不但能满足市场当前需求，还具有良好的前瞻性。 充分发挥哈工大科技研发力量以及现有成熟的智慧供热平台的应用，为热力企业量身提供符合本地特点的智慧供热总体技术解决方案。通过软件平台的应用实现供热数字化、智慧化和可视化，能够实时获取掌握详细的供热数据，并对供热系统进行优化和控制。此外，平台系统内置了大数据分析和算法程序，让供热具有自感知、自分析、自诊断、自决策、自学习的特点，保障供热温度，降低热损失和水力不平衡，提升居民热舒适性。并基于当前能源与碳排放相关建设的基础，探讨、研究适合智慧能源、智慧/柔性供热减碳化的技术路线，切实做到供热低碳化，为未来零碳社区的建设奠定基础。

技术成熟度：技术突破 本成套设备，以电供暖的各个电暖气为控制对象，以建筑内不同房间不同区域的取暖温度为控制参数，自下而上，组成了由单片机现场控制器（控制室单独使用PLC控制器）、PLC中间层算法控制器、工控机为上位机构成监控界面的DCS控制系统，从而实现分散控制集中管理的控制系统。此系统的目的在于替换传统水暖系统，利用合理科学的软件算法，实现节能、环保、减排的效果。设备兼具教学、实验、科研及实用的功能。 成果技术特点：本套装置由四个单片机组成现场控制器，一个PLC组成的控制室控制器，与中间层面的S7-300PLC控制系统，以及顶层监控层的工控机装置，统一安装到了一个整体的平台上。此平台便于实地集中实验、研究，也有利于集中编程与项目演示。 图1 设备实物图 图2 为智能控制系统电脑操作界面

习近平总书记提出，将采取更有力的政策和举措，实现“碳达峰 碳中和”目标。工业园区和集中供热能显著减少碳排放量，提升能源利用的综合效率，降低单位GDP能耗，推动基于系统优化集成、能源梯级利用的循环经济发展，但目前普遍存在热用户用热负荷波动大、有水击和网损隐患、扩建改建缺乏科学规划决策支持等特点。 本项目实现了基于数字孪生的智慧供热过程管控：在源侧对热源机组进行模拟仿真、优化分配负荷以及优化供热参数；在网侧实现管网在线水力优化与优化、质量并调以提升灵活性；在荷侧结合热用户的用热特性对负荷进行预测；在储侧对储热系统储放热策略进行优化。提供了“源-网-荷”全过程协同调度与控制的实时优化方案，最终实现供热系统自感知、自分析、自优化、自调节的智慧化运行。 以某热电企业为例，通过成本优化和预测性精确热网调度，从而减少购汽成本和热量损失（综合能效提升1%），按照每年售汽量100万蒸吨，200元/蒸吨计算，每年提升收益约200万元；同时能够及时预测和发现热力系统隐患，保障热网安全、稳定运行，带来巨大的安全效益；此外，预测性调控实现了时间和空间上的供需匹配，在节能的同时保障用户用汽的稳定和质量，从而提升了热用户满意度，具有较好的社会效益。  

太阳能与热泵联合供热的多水箱蓄热装置是在太阳能集热器与热泵之间的环路上依次并联2～5个蓄热水箱，每个蓄热水箱供水或者回水主管上设有电磁阀，进水或者出水支管上也设有电磁阀，各个蓄热水箱的底部设置温度传感器；热水连接管从蓄热水箱的底部进入，上部出来，并把各个蓄热水箱串联连接；太阳能集热器的供回水管在靠近冷水进水一端与并联蓄热水箱的供回水主管相接，热泵的供回水管在另一端与并联蓄热水箱的供回水主管相接。系统设有热泵充热、太阳能充热、太阳能与热泵联合充热等多种运行模式。 本装置的优点：1) 能结合太阳能与热泵的优点，在各种天气条件下最大程度地利用太阳能和低谷电，节约电能，降低运行费用，减小了电网的高峰电力负荷。2) 采用多水箱并联蓄热的方式，可以将水箱的集中荷载以及占用的空间分散开来，使得水箱的布置有更多的选择和灵活性。 3) 水箱间温度分层，有利于提高太阳能集热器和热泵的运行效率。 技术指标： 1) 采用热泵辅助加热，比电辅助加热节能60%以上2) 采用夜间低谷电进行蓄热，又可以比普通太阳能热泵系统节约运行电费10%～20%(按夜间电费减半计算)。

1.验证了稳态方法在计算耗热指标时的适用性，对比理论耗热量和实际耗热量，并分析其差异原因，得到了建筑实际耗热量修正计算方法；2.提出了热源总效率的概念，并基于此对不同供热方式的能效进行了比较，得到了基础量化数据，推荐了适用于低能耗居住建筑的供热方式；3.建立了适用于低能耗居住建筑供热模式的综合评价指标体系，完成了对供热模式的评价软件。定量分析了不同供热模式的特点，为工程应用提供参考。

项目研究的背景及用途：该项目利用地球表层中较恒定的温度以及储存于地下土壤层中可再生的低品位热能，通过输入少量的高品位能源(如电能)，热量实现了从温度低的介质传递到温度高的介质的转移(低温热源向高温热源的转移)，可以满足用户全年供暖、制冷空调以及生活热水的需求，从全年的角度，能量可以在一定程度上得到循环回用，具有较强的经济竞争力，是最有希望在供热制冷空调领域发挥重要作用的新技术。地源热泵可以应用在各种建筑物中(独立住宅、集中住宅、学校、工厂、办公楼等商业/公用建筑)，可以供暖、供暖+供热水、供暖+制冷空调、供暖+供热水+制冷空调，还可以用于道路融雪、除冰和体育场草坪加热。市场应用范围广泛，国内市场潜力很大。 技术原理及流程：该项目实施可以采用集成埋地换热器、热泵机组、控制系统与建筑末端设备等，从而完成系统工程为目标。因此，其技术核心在于优化各子系统，重点解决地下蓄放热关键技术。成果水平及主要技术指标:该项目经专家鉴定，技术水平为世界先进水平。 市场分析及效益预测：我国的建筑市场巨大，1995～2000 年，每年全国城市新建住宅建筑面积约 2.4 亿 m2，其中上海每年新建约 1500 万 m2，北京约1000 万 m2，天津约 600 万 m2，大连约 260 万 m2。2000～2010 年，每年新建住宅建筑面积约 3.4 亿 m2。这为地源热泵的工程开发应用奠定了极好的市场条件。地源热泵的经济效益可在 3～6 年中从节能中偿还投资，因为与电加热相比可节省三分之二的电能，与燃油锅炉相比亦可节省二分之一的运行费用。而且地源热泵可以大幅度减少常规能源所带来的环境污染，消除燃料燃烧所造成的环境污染。每年完成该方面地源热泵工程 50 项，可实现总产值 5000 万元以上，年净利润 1000 万元。

电机系李琦副教授、何金良教授等在《自然·通讯》（Nature Communications）期刊上发表了题为“基于聚合物-分子半导体全有机复合材料的高温电容薄膜”（Polymer/molecular semiconductor all-organic composites for high-temperature dielectric energy storage）的研究论文，首次研制出 200 摄氏度高效介电储能的全有机复合薄膜。这类全有机复合介电材料在 200 摄氏度高温条件下的介电储能性能不仅远超过目前最好的高温聚合物及聚合物纳米复合介电材料，并接近商业化聚合物电容薄膜室温下性能；在大幅提升高温介电储能特性的同时还实现了大面积、性能均匀的薄膜制备，为实现薄膜电容器在 200 摄氏度严酷温度环境下应用提供了可能。 聚合物薄膜电容器具有介电强度高、能量损耗低以及自愈性好等优点，在全球工业电容器市场占有率超过其它类型电容产品。然而，聚合物介电材料的绝缘性能对温度极其敏感，在高温、高电场作用下泄漏电流呈指数上升、放电效率急剧下降，最终造成电容器过热损坏。目前主流商业薄膜电容器仅在 105 摄氏度以下工作，长期工作温度低于 70 摄氏度。另一方面，随着电子器件和电力、能源设备功率不断增大以及对小型化和紧凑型功率模块的持续追求，电子材料的工作温度要求快速提高，薄膜电容器介电材料已成为高温电子器件和设备的技术瓶颈。 该论文采用了一种与前期方法截然不同的技术路线——利用有机光伏中电子受体材料的强得电子能力，实现了在高温聚合物中构筑深电荷陷阱。这种有机分子半导体型的电子受体材料具有极高的电子亲和能，被广泛应用于有机光伏中激子在异质结界面高效分离。它们可通过其表面静电势分布的极不均匀特性，对自由电子产生强束缚作用。通过向耐热聚合物中掺杂极少量高电子亲和能有机分子半导体制备了全有机复合高温介电材料。这类材料在 200 摄氏度和 200kV/mm 电场条件下，电阻率比高温聚合物提升两个数量级以上；200 摄氏度、放电效率90%以上的能量密度是目前最好的聚合物高温介电材料的 2.3 倍。此外，全有机复合体系解决了传统有机-无机复合体系中高表面能粒子分散不均和引入界面缺陷等问题，在薄膜品质和规模化制备等方面具有显著优势。