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清洁供热并不仅仅是使用清洁化能源供热，而是指热能生产、管网输配及用户使用全过程的清洁高效，要求实现能源效率最大化、环境污染最小化、热能使用安全化、建筑节能低碳化及室内温度舒适化，即“五化”。要进一步深化“五化”，需要借助数字技术，促进数字经济与供热产业深度融合，清洁供热智慧化，打造清洁供热“智慧+”产业链。清洁供热工程催生了新技术、新产品、新模式，深度应用物联网、大数据、人工智能赋能供热行业，智慧供热成为清洁供热发展的必然趋势。
智慧供热是以供热信息化和自动化为基础，依托高度发展的信息与通信技术及能源互联网技术，将数字技术与供热系统“源—网（站）—荷—储”深度融合，通过系统自感知、自分析、自诊断、自决策、自学习，实现终端按需供热和精准供热的新型供热系统。
供热系统的热网运行调控具有大规模、高延迟、强耦合、多约束、时变和非线性的技术特征，需要调控热网中各泵、阀的工作点状态组合以保证安全、均衡、高效地向热用户输送热能。在传统供热系统中，主要依靠人工经验进行管网平衡调节，导致运行调节效率低、管网不平衡问题严重等。在此背景下，智慧热网应运而生，智慧热网以“工业互联网”结合供热技术为基础，依照智慧供热“源—网—站—线—户”的协同调控、优化管理的整体模式对传统热网系统进行智慧升级改造，以机理模型、数据模型等代替人工经验实现精准化按需供热调控。智慧供热整体逻辑示意如图1-36所示。
智慧供热旨在打造全新的多能耦合供热生态，其涵盖多能互补的低碳化热源、系统全过程的信息互联、供热调控的智能决策、基于模型和数据的科学决策等内容。
图1-36 智慧供热整体逻辑示意
多能互补是指面向终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，因地制宜、统筹开发、互补利用传统能源与新能源，优化布局建设一体化集成供能系统，通过多种能源耦合联供、能源智能微网等方式，实现多能协同供应和能源综合梯级利用，提高整个系统的一次能源利用率，实现能源的梯级利用。
实现热源的低碳化需要从四方面入手，一是有序取消单纯用于供热的煤炭、天然气等含碳高的热源，减少直接碳排放；二是充分推进热电联产、工业余热利用，在不增加碳排放的前提条件下，提升系统供热能力；三是努力提高太阳能、地热能、生物质能等可再生能源在热源结构中的比例；四是因地制宜推动供热系统电气化程度的提高，结合未来电力系统低碳化，降低间接碳排放。
“互联网+”理念所揭示的是“连接是一切可能性的基础”。智慧供热以供热生产和消费全过程中各环节、各要素的连接为基础，热能流的灵活优化调控建立在信息流开放共享的基础上，只有消除传统供热信息不对称的壁垒，运用多样化的信息平台及技术手段，贯通“源—网—站—线—户”“政府—企业—消费者”“设计者—建设者—运营者—使用者”等多维度、各方面的信息连接，才能支撑智慧生产管理和运营决策等构想。
智慧供热以供热信息化和自动化为基础，以支持和辅助人的思考决策为核心特征，主要表现为以下几个方面：一是自分析的智能性，即在免除或减少人为干预的情况下，连续进行系统状态的监测、分析、评估，进而做出智能化的响应；二是自适应的智能性，实时自主分析负荷需求变化、设备故障等各种工况变化，及时做出应对调整方案，其中需要关注需求侧响应对系统适应性调整的积极作用；三是自优化的智能性，即借助多种人工智能优化算法对供热设备和供热系统的运行开展多目标决策优化，有效提高供热生产与消费的效率与效益，降低运行运维成本，同时提升服务品质。
人类专家的智慧决策能力主要源于其掌握的专业领域知识和大量生产经验。为模仿人类的这种智慧能力，智慧供热系统需要着重运用模型和数据，基于系统机理建模仿真，充分利用大数据技术，再结合智能优化算法，构建供热生产运营管理的决策支持技术引擎。
总而言之，智慧供热是指在传统供热系统基础上以低碳、节能为主要目标，在供热系统加装数据采集和调控装置，充分融合信息、人工智能等技术，对供热系统进行智能化管理和全过程运行调控，实现热源侧多能互补与绿色低碳；热网侧高效输配，热力站优化调控与智能调度，源随荷动，闭环控制；用户侧实现按需供热和精准供热。推动清洁供热“智慧+”，进一步节能增效，推动供热产品市场化，促进供热行业进行整合，提升行业监管水平。
我国北方地区供暖耗热量约60亿吉焦，对应每年碳排量约7亿吨，约占全国碳排放总量的7％。目前，供热系统存在化石能源占比高、热网平衡调节难、冷热不均和过量供热等问题，供热能耗普遍较高。
通过末端温度调控、全网分配平衡、热源负荷预测等智慧供热技术，实现政府实时监管、企业精准调控、用户按需取热的目标，在提升用户用热品质的同时，可有效节能降耗，预计每年可至少节能10％～20％，减少碳排放约1亿吨。吉电股份、天津津能等热力公司通过部分小区试点平衡调控等智慧供热技术，实现了节热30％以上、节电40％以上，效果显著，潜力巨大。
超低/近零能耗建筑可以显著降低建筑供热需求，供热计量是供热系统效果评价的重要依据，也是实现按需供热、节能降耗的必备基础手段，实现热计量需要从末端数据出发，应用基于大数据、信息化、5G等新一代供热计量调控技术，将使供热从传统的粗放式管理向精细化、信息化、智能化、精准供热方向转变，从而为低碳转型创造有利条件。通过精准计量和智能调控提升热用户的供热品质，满足人民群众对美好生活的需要。
随着新型电力系统的建设，电力系统中零碳电力占比将持续提升，煤电机组加快向基础性、调节性电源转型，我国火电机组中40％以上是供热机组，需要加快“热电协同”，应用智慧供热技术重构热源和供热方式。能否实现低碳或零碳供热直接决定了能否实现能源低碳转型及碳达峰、碳中和目标。