伴隨著城市建設飛速發展和城市供熱需求的增加，集中供熱發展和規劃面臨著新的挑戰和機遇。這就要求集中供熱企業對集中供熱進行合理的戰略規劃，并且能夠合理利用城市熱力網系統中現有熱源和擬建熱源等資源，以充分發揮城市熱力網的輸配能力。本文通過闡述供熱規劃領域關于熱源、熱網等的規劃建設現狀、存在問題，提出合理源、網規劃建議。--北京市熱力集團有限責任公司 王紅霞
 
一、前言
城市供熱的發展伴隨著城市經濟的發展，經歷了一個單體、聯片、到區域集中供熱的發展過程，并逐步成為城市重要的基礎設施。供熱是直接關系公眾利益的基礎性公共事業，在城市發展歷程中充分發揮了城市基礎設施的運轉功能，在促進生產、環境治理和保障居民正常工作、生活方面發揮著越來越重要的作用。
與城鄉供熱發展和市場化的客觀環境相適應，供熱正在經歷著由福利性、自用性向商品化、市場化的轉變過程。特別是在城市化高速發展的時期，供熱已不僅僅是各級政府在構建和諧社會中必須重視的基本保障性問題，同時也是各級政府在協調城市能源結構、資源利用、環境建設、安全保障以及經濟可持續發展中必須涉及到的重大戰略問題。
就北京市來說，十二五期間，要求規劃必須站在建設世界城市的高度，堅持科學發展，從促進能源、環境、經濟協調發展出發，將發展與節能減排相結合，保障供熱事業健康可持續發展。這就使集中供熱發展和規劃面臨著新的挑戰和機遇，要求集中供熱企業適應新的形勢，對集中供熱熱源、熱網資源進行合理地規劃，合理利用現有熱源和擬建熱源的供熱能力，以充分發揮集中供熱優越性。本文通過闡述供熱規劃領域關于熱源、熱網等的規劃建設現狀及存在的問題，圍繞建設人文北京、科技北京、綠色北京理念，提出源、網規劃建議。

二、關于規劃應遵循的程序及存在現象
供熱規劃作為專項規劃，應該嚴格服從于城市總體規劃。在總體規劃的基礎上，按照供熱負荷發展預測，編制合理專項供熱規劃，包括熱源規劃、熱網規劃。因地制宜，研究不同地域供熱方式，但同時要求總體規劃也盡量地與城市實際發展相符。以下列舉幾種規劃中存在的現象與大家共同探討：
現象一：對城市建設的發展速度估計不足。城市基礎熱源、熱網規劃建設相對落后于城市發展。熱源供熱能力嚴重不足，現有熱源處于達產滿發狀態。熱網建設速度由于多種原因滯后于用戶需求。一些急需用熱地區，由于路由確定、項目審批、投資等多種因素造成用熱難。在我國《節能中長期規劃》中明確提出：熱電聯產與熱、電分產相比，熱效率提高30%，集中供熱比分散小鍋爐供熱效率高50%，然而這種優勢的發展、延續卻被集中供熱熱源的緊張形勢嚴重制約了。有關方面要求根據擬建有限熱源資源發展城市集中熱網，甚至不允許預留分支。但事實上，城六區的供熱負荷需求仍然很旺盛，如新建、改建、擴建建筑等等。若把未來的發展任務完全交由小型燃氣鍋爐來承擔，既是一種高品質能源的浪費，也是浪費土地資源、效率低下的一種供熱方法，而且多熱源聯網、熱電聯產的顯著優點也未能體現。

現象二：在＊＊建設過程中，搞＊＊建設的設計師及專家們，與地下空間的總體規劃脫節。好多條＊＊線路的初步設計審查、總體方案審查會議上，專家們只是在如何優化＊＊方案上做足文章，能替市政各專業公司說一句話的專家幾乎沒有，這就造成在下一步項目綜合、設計綜合會議上，暴露出很多問題。有的＊＊車站甚至設計零覆土方案，意味著即使占地很小的電信管線都敷設不了，別提熱力、電力等大管線。要知道，如果幾個車站處無法按照規劃實施，極有可能造成整條道路無法實現規劃。大多數＊＊車站都設計為占用大的路口大部分空間，留給專業管線位置空間非常有限。如某＊＊車站設計中，為了避免拆遷和管線改移帶來的諸多不便，選擇站位占用了幾乎全部路口平面空間。車站頂板3米多覆土內，其他專業規劃管線除了要在這狹小的空間布置外，還得避開現狀管線，

管線綜合非常困難，而且按照燃氣等專業的設計規范要求，與現有建筑物、構筑物的安全間距根本滿足不了，違背規范的設計會簽如何能夠完成？于是會議陷入僵局，留給管線綜合人員、專業會簽人員及規劃人員一個無法完成的車站設計會簽，這真的是值得我們車站建設及設計人員反思啊！這樣的＊＊建設雖然拉動了周邊經濟，但是市政配套設施的不同步發展，依然不符合大都市發展的要求標準。
建議充分發揮集中供熱優勢，加強集中供熱在城市基礎設施的運轉功能，以便其在促進生產、環境治理和保障人民正常工作、生活方面發揮著越來越重要的作用。同時，建議能夠通過政府引導，使包括＊＊設計在內的地下空間合理利用，根據城市發展需求整體規劃，合理布局。

三、關于燃料的思考
為了滿足北京市十六階段大氣治理要求， “十二五”期間，北京市將構建安全高效低碳的“1+4+N+X”城市供熱體系，即：1指的是建設一個相對穩定并和發展匹配的中心大網；4指的是建設四大燃氣熱電中心作為熱網主力支撐；N是指利用城區現狀燃煤鍋爐房改造的空間資源，按照基荷與尖峰1：1的配比適度建設燃氣尖峰鍋爐；并建設滿足不同組團發展的X個供熱系統，如能源中心。
“十二五”期間北京市必須面對的供熱格局是燃料由燃煤改為燃氣，一改以往以煤為支撐燃料的格局。由燃氣單一能源支撐，供熱成本同時也加大，而且燃氣氣源卻不得不讓人擔憂。如2010年底采暖季期間日高峰用氣量達到6000萬立方米，小時高峰用氣量將達到300萬立方米，而現有天然氣門站有效接收能力為240萬立方米/小時，僅僅依靠外援供氣及陜京三線供氣，運行安全保障風險很大。
從能源合理利用及能源保障安全角度出發，建議有少數燃油或排放完全達標的燃煤熱源點作為應急儲備熱源，這樣才能在應對能源緊張等突發事件中提高城市風險防范能力。另外，煤的清潔燃燒技術研究目前也在一些高校及科研機構進行，建議能夠引起重視。作為一種能源利用方式，減小能源利用風險，使整個城市能源利用更加合理。
四、關于供熱用戶向外延發展的思考
隨著＊＊建設延伸等多種因素拉動經濟快速發展，城中心區供熱需求相對飽和，供熱用戶有向外圍延伸趨勢。遠郊區縣等地區，這些集中熱網不能輻射到的區域，需有良好運行管理經驗的供熱企業因地制宜制定合理規劃，建立獨立的區域供熱網。熱源及燃料也可有多種形式可以選擇。

根據北京市“十二五”能源發展規劃，遠郊區縣新城部分在基本完成燃煤供熱資源整合后，原則上不再新建燃煤供熱設施，積極發展燃氣及其他新能源、可再生能源供熱。新城燃煤供熱設施管網有條件的實現聯通，提升供熱安全保障水平，燃煤供熱管網附近建設燃氣鍋爐可采取聯網供熱的方式，降低供熱成本。鄉鎮地區供熱應根據各鄉鎮資源條件、現狀及規劃負荷、發展速度、經濟水平等因素，采用生物質燃料、大型燃煤集中供熱、燃氣供熱有機結合的方式，有區別、有重點地推動供熱設施建設，42個重點鎮2015年基本普及集中供熱。如此看來，在十二五規劃中，關于城區以外的區域供熱方式有了比較明確的指導意見。供熱企業如何靠自己品牌占領市場？這就要求企業必須依靠科學技術和多年積累的豐富運營經驗，本著節能、減排、可持續發展理念，制定適合市場需求的戰略規劃，合理規劃并服務好各供熱區域。
根據常年運行管理及大范圍聯網運行經驗，運用自動控制等高新技術，按熱量需求供熱，推行熱計量的同時控制水力失調等不良現象；采用分布式變頻系統代替現有平衡閥，從根本上達到節能目的。大型供熱企業在當前倡導節能、高效大環境下，做好行業領軍，做大做強企業。但是，存在的問題是：政府在推行熱計量等高新技術時，能夠給予供熱運行企業、設備制造企業什么樣的支持？包括政策導向、資金支持、法律、法規的約束力等等。同時，

建筑物本身在墻體保溫、系統設計、與熱計量裝置對接的預留端是否能夠以規范形式約束并實施到位？
同時，在遠郊區縣可以推廣一些新的能源形式，如垃圾焚燒熱電項目、污水源熱泵技術等推廣。即使是燃煤系統，也可在節能上做足文章，如成本控制、系統控制、一次網、二次網、熱力站系統節能改造、經濟運行等。

五、關于供熱網絡工況的思考
（一）基本要求
建議把熱網的水力工況模擬計算結果作為規劃的理論基礎。不僅要考慮接入用戶時管網能夠提供給用戶的資用壓頭和流量，而且還應考慮在接入用戶以后對整個管網工況的影響。如果熱網較龐大時，需借助計算機程序進行熱網水力工況模擬計算。
在供熱系統的規劃、控制等方面國內外學者已經進行了深入的研究和探索。筆者認為，無論采用何種設計，都應滿足以下要求：
1.可及性要求。達到熱用戶要求的流量和資用壓頭。不僅對于設計工況，而且對所有運行工況。
2.可靠性要求。當系統中局部出現故障時，應能保證其他用戶的基本要求。
3.經濟性要求。通過對系統形式的選擇、結構參數的設計、系統運行調度方式的規劃，使得系統總體的經濟性趨于合理。
4.可調性要求。供熱輸配系統各回路之間存在密切的相互關系和相互作用，這一問題必須在規劃、設計時引起重視，并采取合理、可靠的規劃措施，提高系統利用率及穩定性。
要滿足以上要求，必須應用流體網絡相關知識，對供熱輸配系統水力工況、熱力工況進行合理的研究和分析，打破傳統設計思路，本著節能的目的，結合變頻技術和相關控制理論，得出正確的設計方法，用于指導實際。
（二）流體網絡基本理論
在模擬計算熱網水力工況時，首先應對現況熱網進行模擬計算，根據計算結果分析其流量分布和壓力分布，找出最不利的工況點和最不利環路，并繪制整個熱網的水壓圖。結合近遠期用戶發展情況，合理作出擬建熱源和必要熱網聯通線的規劃建設方案。
水力計算基本理論公式如下：
?誗基爾霍夫電流定律（KCL）：對任何集中參數（與位置無關的）網絡，所有流入或流出任一節點的電流的代數和為零。
對于不可壓縮的流體網絡，由于質量守恒規律，所有流入或流出任一節點的流量的代數和為零。
?誗基爾霍夫電壓定律（KVL）：對任何集中參數網絡的任何回路，其電壓降的代數和為零。
沿流體網絡中的任何回路，其壓力降的代數和為零。
?誗特蘭根定理 集中參數網絡具有N+1個節點與B條支路，設V與i給定為
Vb＝（■，■，……，V■■）T(1-1)
ib＝（■，■，……，i■■）T(1-2)
式中■表示支路bk的端電壓，■表示通過支路bk的電流，k=1，2，…，B，則：
■■■=0(1-3)
特蘭根定理在物理上的解釋為功率守恒，任一給定集中參數網絡的各支路所吸收或提供的功率之和均為零。即在每一瞬間，網絡中的有源元件所提供的功率完全被該網絡中的無源元件所吸收。
對于流體網絡來說，特蘭根定理解釋為： ■HkGk=0(1-4)
其中Hk為支路壓降，Gk為支路流量。即在每一瞬間，網絡中的有源元件—水泵提供的能量完全被網絡中的無源元件—管段、閥門等消耗。
（三）以模擬水力工況資料為規劃依據
基于以上基本理論，供熱企業需針對不同區域的用戶發展需求，運用水力計算軟件進行水力工況模擬計算，并參照模擬計算及繪制的水壓圖，合理規劃源、網等，做到結合整個城市發展需求，合理布局熱源；結合負荷分布特點，正確規劃熱網，有效彌補現有熱網不足，合理設計新建熱網的拓撲結構，利用資源，節約、高效地按規劃發展城市熱網。在集中供熱熱網輻射不到的區域，可以采用區域網集中供熱方式，有效利用能源，拓展市場。
另外，本著節能、高效原則，改變傳統資用壓頭供給方式，采用分布式變頻系統，節能效果與調節工況能力非常顯著。目前在新疆、山東萊州等地已有試點工程。
盡量做到熱量、流量“按需分配”，需要多少就給多少，避免能源浪費。并在熱源緊缺時，

做到最大限度地利用現有資源。

六、結 論
2011年是十二五的開局之年，對于供熱企業來說，機遇與挑戰并存，需要把握機會，敏銳地占領市場，同時積極推動供熱技術的創新與進步，制定合理戰略型供熱規劃。好的總體規劃和地下空間合理布局是基礎，供熱企業自身規劃制定是否合理也將直接影響到未來企業經營狀況及發展規模。企業應在充分估計未來供熱發展需求、掌握詳實的供熱市場前提下，根據城市建設總體規劃，面對不斷增加的供熱需求和用熱性質不同的報裝用戶，作出合理的戰略部署。同時，要改變供熱發展的傳統思想，運用科學技術，提高熱能利用率，使集中供熱系統在節約能源、治理環境、減少污染、促進經濟發展、改善人民生活等方面發揮更大的作用。
 
參考文獻
［1］北京市“十二五”時期供熱發展建設規劃
［2］王紅霞.變頻供熱輸配系統的應用研究.碩士學位論文. 北京建筑工程學院
［3］北京市人民政府批轉市發改委關于構建本市安全高效低碳城市供熱體系有關意見的通知