伴随着城市建设飞速发展和城市供热需求的增加，集中供热发展和规划面临着新的挑战和机遇。这就要求集中供热企业对集中供热进行合理的战略规划，并且能够合理利用城市热力网系统中现有热源和拟建热源等资源，以充分发挥城市热力网的输配能力。本文通过阐述供热规划领域关于热源、热网等的规划建设现状、存在问题，提出合理源、网规划建议。--北京市热力集团有限责任公司 王红霞
一、前言
城市供热的发展伴随着城市经济的发展，经历了一个单体、联片、到区域集中供热的发展过程，并逐步成为城市重要的基础设施。供热是直接关系公众利益的基础性公共事业，在城市发展历程中充分发挥了城市基础设施的运转功能，在促进生产、环境治理和保障居民正常工作、生活方面发挥着越来越重要的作用。
与城乡供热发展和市场化的客观环境相适应，供热正在经历着由福利性、自用性向商品化、市场化的转变过程。特别是在城市化高速发展的时期，供热已不仅仅是各级政府在构建和谐社会中必须重视的基本保障性问题，同时也是各级政府在协调城市能源结构、资源利用、环境建设、安全保障以及经济可持续发展中必须涉及到的重大战略问题。
就北京市来说，十二五期间，要求规划必须站在建设世界城市的高度，坚持科学发展，从促进能源、环境、经济协调发展出发，将发展与节能减排相结合，保障供热事业健康可持续发展。这就使集中供热发展和规划面临着新的挑战和机遇，要求集中供热企业适应新的形势，对集中供热热源、热网资源进行合理地规划，合理利用现有热源和拟建热源的供热能力，以充分发挥集中供热优越性。本文通过阐述供热规划领域关于热源、热网等的规划建设现状及存在的问题，围绕建设人文北京、科技北京、绿色北京理念，提出源、网规划建议。
二、关于规划应遵循的程序及存在现象
供热规划作为专项规划，应该严格服从于城市总体规划。在总体规划的基础上，按照供热负荷发展预测，编制合理专项供热规划，包括热源规划、热网规划。因地制宜，研究不同地域供热方式，但同时要求总体规划也尽量地与城市实际发展相符。以下列举几种规划中存在的现象与大家共同探讨：
现象一：对城市建设的发展速度估计不足。城市基础热源、热网规划建设相对落后于城市发展。热源供热能力严重不足，现有热源处于达产满发状态。热网建设速度由于多种原因滞后于用户需求。一些急需用热地区，由于路由确定、项目审批、投资等多种因素造成用热难。在我国《节能中长期规划》中明确提出：热电联产与热、电分产相比，热效率提高30%，集中供热比分散小锅炉供热效率高50%，然而这种优势的发展、延续却被集中供热热源的紧张形势严重制约了。有关方面要求根据拟建有限热源资源发展城市集中热网，甚至不允许预留分支。但事实上，城六区的供热负荷需求仍然很旺盛，如新建、改建、扩建建筑等等。若把未来的发展任务完全交由小型燃气锅炉来承担，既是一种高品质能源的浪费，也是浪费土地资源、效率低下的一种供热方法，而且多热源联网、热电联产的显著优点也未能体现。
现象二：在地铁建设过程中，搞地铁建设的设计师及专家们，与地下空间的总体规划脱节。好多条地铁线路的初步设计审查、总体方案审查会议上，专家们只是在如何优化地铁方案上做足文章，能替市政各专业公司说一句话的专家几乎没有，这就造成在下一步项目综合、设计综合会议上，暴露出很多问题。有的地铁车站甚至设计零覆土方案，意味着即使占地很小的电信管线都敷设不了，别提热力、电力等大管线。要知道，如果几个车站处无法按照规划实施，极有可能造成整条道路无法实现规划。大多数地铁车站都设计为占用大的路口大部分空间，留给专业管线位置空间非常有限。如某地铁车站设计中，为了避免拆迁和管线改移带来的诸多不便，选择站位占用了几乎全部路口平面空间。车站顶板3米多覆土内，其他专业规划管线除了要在这狭小的空间布置外，还得避开现状管线，
管线综合非常困难，而且按照燃气等专业的设计规范要求，与现有建筑物、构筑物的安全间距根本满足不了，违背规范的设计会签如何能够完成？于是会议陷入僵局，留给管线综合人员、专业会签人员及规划人员一个无法完成的车站设计会签，这真的是值得我们车站建设及设计人员反思啊！这样的地铁建设虽然拉动了周边经济，但是市政配套设施的不同步发展，依然不符合大都市发展的要求标准。
建议充分发挥集中供热优势，加强集中供热在城市基础设施的运转功能，以便其在促进生产、环境治理和保障人民正常工作、生活方面发挥着越来越重要的作用。同时，建议能够通过政府引导，使包括地铁设计在内的地下空间合理利用，根据城市发展需求整体规划，合理布局。
三、关于燃料的思考
为了满足北京市十六阶段大气治理要求， “十二五”期间，北京市将构建安全高效低碳的“1+4+N+X”城市供热体系，即：1指的是建设一个相对稳定并和发展匹配的中心大网；4指的是建设四大燃气热电中心作为热网主力支撑；N是指利用城区现状燃煤锅炉房改造的空间资源，按照基荷与尖峰1：1的配比适度建设燃气尖峰锅炉；并建设满足不同组团发展的X个供热系统，如能源中心。
“十二五”期间北京市必须面对的供热格局是燃料由燃煤改为燃气，一改以往以煤为支撑燃料的格局。由燃气单一能源支撑，供热成本同时也加大，而且燃气气源却不得不让人担忧。如2010年底采暖季期间日高峰用气量达到6000万立方米，小时高峰用气量将达到300万立方米，而现有天然气门站有效接收能力为240万立方米/小时，仅仅依靠外援供气及陕京三线供气，运行安全保障风险很大。
从能源合理利用及能源保障安全角度出发，建议有少数燃油或排放完全达标的燃煤热源点作为应急储备热源，这样才能在应对能源紧张等突发事件中提高城市风险防范能力。另外，煤的清洁燃烧技术研究目前也在一些高校及科研机构进行，建议能够引起重视。作为一种能源利用方式，减小能源利用风险，使整个城市能源利用更加合理。
四、关于供热用户向外延发展的思考
随着地铁建设延伸等多种因素拉动经济快速发展，城中心区供热需求相对饱和，供热用户有向外围延伸趋势。远郊区县等地区，这些集中热网不能辐射到的区域，需有良好运行管理经验的供热企业因地制宜制定合理规划，建立独立的区域供热网。热源及燃料也可有多种形式可以选择。
根据北京市“十二五”能源发展规划，远郊区县新城部分在基本完成燃煤供热资源整合后，原则上不再新建燃煤供热设施，积极发展燃气及其他新能源、可再生能源供热。新城燃煤供热设施管网有条件的实现联通，提升供热安全保障水平，燃煤供热管网附近建设燃气锅炉可采取联网供热的方式，降低供热成本。乡镇地区供热应根据各乡镇资源条件、现状及规划负荷、发展速度、经济水平等因素，采用生物质燃料、大型燃煤集中供热、燃气供热有机结合的方式，有区别、有重点地推动供热设施建设，42个重点镇2015年基本普及集中供热。如此看来，在十二五规划中，关于城区以外的区域供热方式有了比较明确的指导意见。供热企业如何靠自己品牌占领市场？这就要求企业必须依靠科学技术和多年积累的丰富运营经验，本着节能、减排、可持续发展理念，制定适合市场需求的战略规划，合理规划并服务好各供热区域。
根据常年运行管理及大范围联网运行经验，运用自动控制等高新技术，按热量需求供热，推行热计量的同时控制水力失调等不良现象；采用分布式变频系统代替现有平衡阀，从根本上达到节能目的。大型供热企业在当前倡导节能、高效大环境下，做好行业领军，做大做强企业。但是，存在的问题是：政府在推行热计量等高新技术时，能够给予供热运行企业、设备制造企业什么样的支持？包括政策导向、资金支持、法律、法规的约束力等等。同时，
建筑物本身在墙体保温、系统设计、与热计量装置对接的预留端是否能够以规范形式约束并实施到位？
同时，在远郊区县可以推广一些新的能源形式，如垃圾焚烧热电项目、污水源热泵技术等推广。即使是燃煤系统，也可在节能上做足文章，如成本控制、系统控制、一次网、二次网、热力站系统节能改造、经济运行等。
五、关于供热网络工况的思考
（一）基本要求
建议把热网的水力工况模拟计算结果作为规划的理论基础。不仅要考虑接入用户时管网能够提供给用户的资用压头和流量，而且还应考虑在接入用户以后对整个管网工况的影响。如果热网较庞大时，需借助计算机程序进行热网水力工况模拟计算。
在供热系统的规划、控制等方面国内外学者已经进行了深入的研究和探索。笔者认为，无论采用何种设计，都应满足以下要求：
1.可及性要求。达到热用户要求的流量和资用压头。不仅对于设计工况，而且对所有运行工况。
2.可靠性要求。当系统中局部出现故障时，应能保证其他用户的基本要求。
3.经济性要求。通过对系统形式的选择、结构参数的设计、系统运行调度方式的规划，使得系统总体的经济性趋于合理。
4.可调性要求。供热输配系统各回路之间存在密切的相互关系和相互作用，这一问题必须在规划、设计时引起重视，并采取合理、可靠的规划措施，提高系统利用率及稳定性。
要满足以上要求，必须应用流体网络相关知识，对供热输配系统水力工况、热力工况进行合理的研究和分析，打破传统设计思路，本着节能的目的，结合变频技术和相关控制理论，得出正确的设计方法，用于指导实际。
（二）流体网络基本理论
在模拟计算热网水力工况时，首先应对现况热网进行模拟计算，根据计算结果分析其流量分布和压力分布，找出最不利的工况点和最不利环路，并绘制整个热网的水压图。结合近远期用户发展情况，合理作出拟建热源和必要热网联通线的规划建设方案。
水力计算基本理论公式如下：
?誗基尔霍夫电流定律（KCL）：对任何集中参数（与位置无关的）网络，所有流入或流出任一节点的电流的代数和为零。
对于不可压缩的流体网络，由于质量守恒规律，所有流入或流出任一节点的流量的代数和为零。
?誗基尔霍夫电压定律（KVL）：对任何集中参数网络的任何回路，其电压降的代数和为零。
沿流体网络中的任何回路，其压力降的代数和为零。
?誗特兰根定理 集中参数网络具有N+1个节点与B条支路，设V与i给定为
Vb＝（■，■，……，V■■）T(1-1)
ib＝（■，■，……，i■■）T(1-2)
式中■表示支路bk的端电压，■表示通过支路bk的电流，k=1，2，…，B，则：
■■■=0(1-3)
特兰根定理在物理上的解释为功率守恒，任一给定集中参数网络的各支路所吸收或提供的功率之和均为零。即在每一瞬间，网络中的有源元件所提供的功率完全被该网络中的无源元件所吸收。
对于流体网络来说，特兰根定理解释为： ■HkGk=0(1-4)
其中Hk为支路压降，Gk为支路流量。即在每一瞬间，网络中的有源元件—水泵提供的能量完全被网络中的无源元件—管段、阀门等消耗。
（三）以模拟水力工况资料为规划依据
基于以上基本理论，供热企业需针对不同区域的用户发展需求，运用水力计算软件进行水力工况模拟计算，并参照模拟计算及绘制的水压图，合理规划源、网等，做到结合整个城市发展需求，合理布局热源；结合负荷分布特点，正确规划热网，有效弥补现有热网不足，合理设计新建热网的拓扑结构，利用资源，节约、高效地按规划发展城市热网。在集中供热热网辐射不到的区域，可以采用区域网集中供热方式，有效利用能源，拓展市场。
另外，本着节能、高效原则，改变传统资用压头供给方式，采用分布式变频系统，节能效果与调节工况能力非常显著。目前在新疆、山东莱州等地已有试点工程。
尽量做到热量、流量“按需分配”，需要多少就给多少，避免能源浪费。并在热源紧缺时，
做到最大限度地利用现有资源。
六、结 论
2011年是十二五的开局之年，对于供热企业来说，机遇与挑战并存，需要把握机会，敏锐地占领市场，同时积极推动供热技术的创新与进步，制定合理战略型供热规划。好的总体规划和地下空间合理布局是基础，供热企业自身规划制定是否合理也将直接影响到未来企业经营状况及发展规模。企业应在充分估计未来供热发展需求、掌握详实的供热市场前提下，根据城市建设总体规划，面对不断增加的供热需求和用热性质不同的报装用户，作出合理的战略部署。同时，要改变供热发展的传统思想，运用科学技术，提高热能利用率，使集中供热系统在节约能源、治理环境、减少污染、促进经济发展、改善人民生活等方面发挥更大的作用。
参考文献
［1］北京市“十二五”时期供热发展建设规划
［2］王红霞.变频供热输配系统的应用研究.硕士学位论文. 北京建筑工程学院
［3］北京市人民政府批转市发改委关于构建本市安全高效低碳城市供热体系有关意见的通知