基於“數字孿生”的能源管理系統,「英集動力」為熱能供應鏈提供工業互聯網解決方案

中國城市集中供熱系統正伴隨著城市化進程高速增長。根據智研諮詢報告中的數據,國內集中供熱面積已從2010年的44億平方米增長至2018年的130億平方米,其中涉及到的電力、熱力的生產與供應業固定資產投資額也從2010年的11356億元上升至2018年的20577億元。

近年來能源行業的轉型發展要求城市能源系統具有更強的靈活性和更高的用能效率,同時工業互聯網的發展為這一複雜系統的運維管理提供了的技術支撐條件。英集動力從城市集中供熱這一垂直領域入手,研發了基於工業互聯網的智慧供熱平臺viHeating®,以數字化方式幫助供熱企業管控熱能的生產、輸配和使用全過程。

產品的核心技術在於,通過建立供熱系統的“數字孿生”模型,採用人工智能算法在線實時生成供熱系統的優化運行方案,形成供熱系統的智慧化EMS能源管理系統。此外,將EMS系統在雲端部署後,再結合區塊鏈技術解決節能數據的公信力問題,可形成智慧供熱合同能源管理EMC服務模式。

從供熱行業的發展趨勢上看,浙江大學常州工業技術研究院智慧能源系統研究中心主任鍾崴教授表示,中國城市集中供熱系統規模龐大,設備設施狀況特別複雜,供熱企業需要兼顧安全、環保、能效等多方面要求,生產壓力巨大。在傳統模式中,供熱系統主要由設備層和自動化層構成,系統運行調度決策能力主要取決於供熱企業集控室內調度人員班組的專業知識和生產經驗。

近年來,集中供熱系統規模的擴大和清潔供暖的發展使得系統運行調度的難度倍增,單靠人腦的分析和決策能力已難以應對。

針對這一突出問題,發展智慧供熱新模式的主要目標是在供熱系統的設備層、自動化層之上構建一個智慧決策層,通過工業互聯網實現供熱系統“源-網-荷”各環節設備要素的連接,採用熱工水力過程建模仿真和工業大數據方法構建供熱系統的“數字孿生”模型,進而基於模型實現系統的狀態監測、故障診斷、預測調控、運行優化,從而藉助機器智能輔助人類智能,使策略層的IT平臺系統成為城市供熱系統生產運行的“大腦”。

在產品研發和落地方面,英集動力總經理時偉表示,基於浙江大學常州工業技術研究院研發的核心技術,英集動力用工業互聯網架構研發了智慧供熱平臺產品viHeating®。項目實施總體可分為3步:

  1. 基於已有的DCS、SCADA自動化系統擴展安裝工業物聯網 傳感裝置,實現供熱設備層熱源、管網、熱力站的全連接。

  2. 重點工作是需要在雲端信息空間中建立供熱系統的“數字孿生”模型,這種模型是一種行業機理模型與工業大數據模型的混合體,可以實現供熱系統運行行為的“推演”和“預測”。“數字孿生”模型就如同是供熱系統的在線“數字沙盤”,可以使供熱企業用無代價地、定量化的方式預測供熱系統調度、操作、擴建、改建的結果,也包括沒有真實損失的“試錯”,圍繞這樣的“數字沙盤”開展供熱生產管理,可解決供熱行業長期以來的依賴人工經驗開展生產管理的痛點。

  3. 利用人工智能優化算法對負荷分配、熱網解列、節能運行、應急搶險等運行調控的決策問題進行多方案智能尋優。

viHeating®產品從2015年開始示範應用,已先後在上海、北京、鄭州、天津、南京、無錫等15個重點城市落地。總經理時偉表示,2018年,全國民用集中供暖面積已經達到130億平方米,工業蒸汽已達到100萬噸/小時,這一市場正在高速增長。

英集動力的研發的供熱EMS能源管理系統不僅可以通過產品平臺授權方式實施,還可以通過雲平臺結合區塊鏈技術採用EMC合同能源管理服務方式收費,落地實施投資費用主要包括擴充安裝的工業物聯網設備、平臺軟硬件的投入費用、平臺服務費、增值諮詢費等。目前,英集動力服務的供暖面積已達3.5億平方米,服務的工業蒸汽項目覆蓋管網已超1000公里。

從已實施項目經驗來看,企業的投資回報週期約為1-3年,viHeating®產品帶來的效益主要體現在優化調度的節能收益安全事故防範兩大方面。以某熱力公司項目為例,在2000萬平方米的示範區內,企業在2017-2019年採暖季中僅節省的燃料成本就達1600餘萬元,並且居民的室溫合格率明顯提升。

總經理時偉表示,2020年英集動力的業務重點在於加大市場開拓、持續升級和完善產品。對於基於“數字孿生”的工業互聯網平臺應用來說,孿生模型的準確性是關鍵,雖然增加設備連接數能有效提高模型的精準度,但在商業化過程中還需要具體結合企業的投資預算情況,可以採用分期實施的方式部署並逐步加深應用。

英集動力成立於2014年7月,是由浙江大學常州工業技術研究院重點孵化的國家級高新技術企業,屬於典型的“產學研”合作創新模式。公司已於2019年8月獲得了銀杏谷資本雲棲創投基金的千萬級Pre-A輪投資。

在工業設備智能管理場景,國外創業公司代表有美國的Uptake,公司通過預測性檢測幫助企業降低設備故障率、提高設備利用率,成立3年估值已達23億美元。老牌外企施耐德也通過大量收購同類產品的方式擴充其能效管理數字化解決方案。國內方面,隨著“新基建”政策推出,工業互聯網將加速傳統行業的轉型升級,目前出現的創業公司眾多,代表企業有2018年成立的聯智科技,對標Uptake,以SaaS平臺的方式為工業企業提供電機設備的在線監測、故障診斷、預測性維護服務。還有同樣以聲學技術切入工業設備預測性檢測市場的科創公司瑤聲科技(2019年成立)。湃方科技也是以邊緣計算AI芯片、工業AI算法、智能終端以及設備智能服務SaaS平臺的“全棧產品”切入了工業設備智能管理場景。


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