从供热智慧化过程,看AIoT技术如何重塑传统行业

每年的供暖季节，也是我国北方居民和供热公司之间“剑拔弩张”的时期。居民有太多的不满，认为缴纳的供暖费并没有换来期待中的室内温暖。与此同时，供热公司也有满肚子委屈，因为他们也谈不上挣了钱，处于微利甚至亏损的边缘。某种程度上，这也是我国新时代社会主要矛盾的局部体现，即人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。

中国传统的供热系统，虽然在过去数十年中为北方城市提供了基本的供暖服务，但随着城市化的加速和人们对生活品质要求的提高，这一系统正面临前所未有的挑战。

本文就我国传统供热方式所面临的问题及其应对方法——智慧供热的技术体系和市场前景展开讨论。

我国传统供热方式面临的问题

所谓供热，是指以热水或蒸汽为媒介，向热能用户提供生活与生产用热的过程。

我国城市供热主要针对北方城市。城市供热系统由一个或多个热源通过热网向热用户提供生产、生活用热，是公用事业的重要组成部分，一般由三部分组成：热源、热网、热用户。热力主干线称为一次网，通常指的是连接热电厂和换热站之间的管道，由供热单位管理维护；二次网是用热单位内部的管网，通常指的是从热力站到热用户之间的管道，由热力公司管理维护。

图 城市供热系统（引自东方证券报告）

随着我国城市化进程加速，全国城市集中供热面积和供热管网长度都有了较快增长。据证券公司报告显示，2011年，我国城市集中供热面积为47.38 亿平方米，2021年底已经达到了106亿平方米；2011年，我国城市集中供热管道长度为14.73 万公里，2021年底则达到了46.1万公里。

随着供热面积和供热管道长度的快速增长，一系列问题也随之突显，包括环境污染、资源浪费、老旧管网安全性变差、用户体验不佳、检修困难、人员工作量大等，具体表现为：

1. 供热的能耗受建筑结构和热能调度影响。供热系统运行中，常有热量损失，如热源损失和管网热损失。热量输送的漏损和传统供热调节导致不必要的能量浪费和过量供暖。这种不必要的热损失不仅违背了节能减排目标，还增加了供热公司的成本。《2022中国建筑能耗与碳排放研究报告》显示，建筑运行期间的热力碳排放占比约为21%-24%，北方城市人均建筑碳排放约是南方的两倍。国家清洁取暖专家组数据显示，北方地区在采暖季的二氧化碳排放量约占全国的10%。

2. 我国的供热系统尚未完全市场化，多数城市根据供暖面积收费，因此成本和费用控制对供热公司很重要。目前，许多传统供热系统主要依赖人工调节，比如换热站需要人员值守以避免淹水等问题。这种依赖人工的方式增加了人力成本，效率低下，且安全运行难以保证，容易忽略潜在的事故隐患。

3. 供热企业成本高、利润低。作为公共事业，它们仅能维持微利运营。政府制定的热价在不断上升的能源和人工成本面前使利润空间受限。另一方面，行业门槛较低，导致管理和技术水平不足，增加了成本。同时，随着设备老化，维护成本逐年增加，进一步压缩了利润，使供热企业难以进行系统升级，陷入负面循环。

4. 供热是冬季重要的民生问题，但由于供热空间分布不均、室内温度差异和用户无法自由调节温度，导致用户家庭供暖体验不佳，引发了频繁的投诉。

智慧供热的技术体系

近年来，在“双碳目标”和数字中国建设的推动下，供热领域也开始朝着低碳化、智慧化方向加速转型。尤其是在新一轮技术革命背景下，伴随云计算、边缘计算、5G 通信、人工智能和物联网等新型数字技术的赋能，为智慧供热提供了必要条件。

智慧供热是基于供热物理网、供热物联网、供热系统的智能管理的供热方式。是新一代数字技术与先进供热技术的深度融合，贯穿于供热系统规划设计、供热系统建造、供热运行维护、供热服务全寿命的各个环节及相应系统的优化集成，用于解决供热行业全过程中的复杂性和不确定性问题，提高资源配置效率，实现资源优化。

智慧供热的本质特点是智慧供热平台具备认知和学习的能力，具备生成知识和更好地运用知识的能力。解决复杂系统的参数识别、工况分析、优化决策等关键问题，将人的相关运行经验和知识转移到智能决策系统中，形成自学习、自感知、自适应、自控制的智能系统。供热企业利用智慧供热平台，实现供热系统的智能调度、智能调节、智能控制、智能诊断、智能维护、智能管理及智能服务。

智慧供热的目标是满足人的热舒适需求，按需供热，降低供热系统运行能耗。因此，智慧供热的核心任务是根据热用户的热舒适需求，控制室温。即基于室温实时监测的数据，通过实时分析、科学决策、精准执行，实现智慧供热的目标。

安信证券研究中心的报告中，将智慧供热系统分为供热物理设备网、供热信息物联网、智慧应用平台等三部分，其中：

• 智慧供热物理设备网负责热源、热网、换热站、热用户四环节的智慧化改造。

• 智慧供热信息物联网负责数据的稳定采集、传输、存储和核查，确保系统数据的准确性和可靠性。

• 智慧供热应用平台包括政府供热监管系统、供热生产和运营管理系统，以及供热人工智能服务和数据服务。

图 智慧供热设备网组成（引自安信证券研究中心报告）

AIoT技术在智慧供热中的作用

AIoT作为新型科技的代表，在供热智慧化道路上发挥着重要作用。在热力管网、锅炉房、换热站的实时监测、控制及能耗数据的采集和分析方面展现出显著优势，帮助供热企业深入理解供暖状况，优化操作策略，提高能源效率。

首先，AIoT技术能够对热力管网实行实时监控和控制，提升了管网管理的效率和安全性，相比传统的人工巡检，能够更快速、更准确地发现和处理管网中的问题，并通过历史与实时数据分析实现智能调度。

其次，在锅炉房和换热站的管理上，AIoT技术通过实时监测设备状态，能及时发现并处理故障，防止供暖中断，并支持远程控制，提升设备运行效率和稳定性。

再次，AIoT技术在能耗数据的采集和分析方面，帮助企业掌握供暖系统的整体运行情况，从而制定出更加有效的能源管理策略，如优化热力管网调度和提高锅炉房设备的能效比。

此外，AIoT技术还广泛应用于智慧供热的其他领域，包括用户端的智能控制和管理，以及供热企业的运营管理等。这不仅大幅提升了供热行业的效率和安全性，还降低了运营成本，并对环境保护和能源节约产生了积极影响。

智慧供热的市场前景

目前，我国智慧供热市场正处于起步阶段，市场潜力主要来自存量改造和新增市场。据安信证券预测，全国智慧供热存量改造市场潜力达1845亿元，到2030年，新增市场空间预计达2638亿元，年均新增约293亿元。

智慧供热行业的主要参与者包括硬件制造商、工程集成商和整体解决方案提供商：

• 硬件制造商：多为中小企业，专注于细分领域，技术和服务能力有限，无法提供全面的技术产品和服务。

• 工程集成商：具有一定规模和市场份额，拥有成熟案例。

• 整体解决方案提供商：能够为热源、热网、热用户提供全方位方案设计和实施，拥有强大的研发实力和大型项目经验，能够满足多样化和个性化的需求，推动行业升级。

美的楼宇科技是整体解决方案提供商的代表之一，其在2023年的中国供热展上发布了全场景绿色供热解决方案，涵盖多种应用场景，如楼盘、户式供热、小区、能源站等，致力于推动产业转型升级。

美的将热泵产品视为解决方案的核心。与传统的供热手段直接将煤炭、天然气等一次能源直接转化为电力的原理不同。热泵本身并不生产热量，而是在电力的驱动下，将热量移动到更被需要的地方去，被誉为热量的“搬运工”。也正因此，这一更加直接的转化过程避免了能量形态转化中的大量损耗，直接提升了能源利用效率。随着双碳政策拉开了能源系统高效化、洁净化变革的序幕，未来的十年，也被认为是热泵产业蓬勃发展的十年。

比如，在碳排放占据全社会总量近60%的工业领域，对能源成本异常敏感。面对这一场景下的客户，美的采用创新性的解决方案，选择从降本增效出发，通过合理的系统匹配，采用高温螺杆热泵、空气源热泵与节能控制系统的组合，同时可融合余热回收系统。此外，针对工业场景有着较为复杂的运营管理，也结合了美的自身研发的CPC智能控制系统，针对不同的温度条件，可单独或与低温空气源热泵耦合运行，极大提升能源利用效率。

写在最后

站在数字化和绿色化交汇的节点上，智慧供热正在开启一个全新的篇章，这一转变，不仅仅是对旧有系统的简单升级，而是一个全面的生态重塑。从热源到用户，每一个环节都在经历着由传统向智能的跃迁。这不仅提升了能源效率，更重要的是，它赋予了供暖系统前所未有的灵活性和适应性，能够更好地满足不同用户的个性化需求。

但真正的挑战不在于技术本身，而在于如何将这些技术融入到现有的社会结构和市场体系中。这需要创新的政策设计、市场参与者之间的合作，以及公众认知的转变。智慧供热的未来不仅是技术创新者的赛场，更是政策制定者、企业家、以及每一位消费者共同参与的过程。

最终，智慧供热将不仅仅是一种供暖方式，而是一种新的生活方式。它代表着一种更加高效、环保、舒适的生活理念，也是我们对未来城市生活的一种美好憧憬。随着这一技术的发展和普及，我们有理由期待，在不久的将来，每个家庭都能享受到智慧供热带来的温暖与便捷。

2024年1月11日，深圳国际会展中心将举办以“绿色·共生，TRUE见进化”为主题的“第三届楼宇科技TRUE大会”。本次大会将围绕低碳发展的政策、方案、技术和实际应用场景进行深入交流和讨论。智次方·物联网智库作为此次大会的承办方之一，受邀承办并主持“智慧工业”分论坛，聚焦于“工能提智，绿动未来”主题，我们将邀请一众专家和企业高管分享他们在该领域的洞察和实践经验。我们诚邀所有关心和关注低碳发展事业的伙伴及行业从业者共同参与这一激动人心的行业交流盛会。

参考文献：
《智慧供热：一个传统行业在数字中国加持下的蜕变》，安信证券
《基于用户室温的智慧供热技术研究与应用》，节能与环保
《智慧供热：破解供热困局的新动能》，城市环境
《供热节能智能化升级大势所趋，智慧供热迎来发展契机》，东方证券
《物联网引领的智慧供热解决方案：创新与效率的新纪元》，林煜物联
《美的发布全场景绿色供热解决方案：更高效、更低碳、更经济》，能源杂志