舜禹股份姜帥博士：節能錯峰智慧供水系統賦能城鎮供水安全保障

時間：2023-10-13 09:42

來源：中國水網

作者：徐冰冰整理

節能錯峰智慧供水系統，從城鎮供水調度角度切入城鎮供水安全保障，產業效應顯著。9月13日，安徽舜禹水務股份有限公司智慧水務研究院院長姜帥博士在“2023(第八屆)供水高質量論壇”上闡述了人工智能在城鎮供水調度中的成功應用的案例，以及節能錯峰智慧供水系統在賦能城鎮供水安全保障中的內在邏輯和顯著成效。

姜帥博士

“萬無一失，一失萬無”，城鎮供水安全保障是非常重要的一件事情，涉及到水質、水量、水壓，還有數據安全等方方面面，對供水行業的高質量發展起著關鍵的作用。

01 供水行業面臨的時代機遇與自身痛點

早在2005年，習近平總書記就首次提出，綠水青山就是金山銀山，“兩山理論”為指導新時代生態文明建設提供了根本遵循。2021年9月，習近平主席在第七十六屆聯合國大會一般性辯論上向世界莊嚴承諾：“中國將力爭2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和。”

聚焦到供水方面，國家部委先后出臺了一系列政策，比如《新污染物治理行動方案》、《關于加強城市供水安全保障工作的通知》、《關于加強公共供水管網漏損控制的通知》、《國家水網建設規劃綱要》等，通過政策的實施可以持續地增強做城鎮供水安全保障，滿足人民群眾日益增長的對美好生活的需求。

舜禹股份作為上市水務企業，在努力探尋和鍛造可以助力我國雙碳目標實現，以及增強城鎮供水安全保障體系的能力。

舜禹股份深耕水務行業多年，總結了行業內的六大痛點問題。

第一，供水高峰期時水廠供水能力不足，區域缺水現象突出。為什么?因為夏季早晚高峰相較于其他季節用水量更多，極有可能導致管網用水末端出現缺水。

第二，供水低峰期時水廠供水能力過剩，無法充分利用。

第三，城市供水管網漏損率偏高，水資源浪費嚴重。目前業內對于漏損率的治理更多集中在如何去做補償性的措施，比如流量檢測，但這并沒有從根源上減少漏損率。管網漏損除了管網自身老化原因外，還有一個很重要的原因就是由于供水過程中水壓頻繁波動造成的一些漏損的產生，甚至爆管的產生。

第四，傳統儲水設施水體更新率低，水質安全難以保障。水箱水體停留時間過長，更新率低，水齡普遍較高。通過這些儲水設施進行區域水量的調控，易滋生細菌、污垢沉淀等二次污染問題，影響居民用水品質。

第五，城市供水調度各層級孤立，供水能力發揮不充分。城市供水調度各層級孤立，相互之間并沒有聯動起來，這在一定程度上會影響整個城市水廠供水能力的發揮，很多地方在供水能力不足的時候優先想到的是新建或者是改擴建水廠，這無疑會增加地方財政的壓力。

第六，水廠和二次供水設備耗電量巨大，能源用量分配和利用率存在優化空間。水廠的耗電量和二次供水設備的耗電量是水廠能耗最大的一部分支出，通過能源用量的分配和利用率的提高，來改善水廠和二供設備的用電情況，也是值得思考的問題。

02 節能錯峰智慧供水系統應運而生

為了解決以上這些痛點，舜禹股份在合肥供水集團的指導下，提出了節能錯峰智慧供水系統。該系統由硬件產品和軟件平臺共同構成，硬件部分包含了流量控制單位、錯峰調動模塊、智慧清潔模塊和節能錯峰智慧供水設備。在原來的箱式變頻水箱基礎上做了分割式的設計，保障清潔水箱的時候不停水，同時，自清潔、自消毒的模塊極大地減少了運維的工作。

姜帥博士指出，與之配套的軟件平臺與很多自來水公司使用的二供平臺最大的不同是，它嵌入了很多基于人工智能和大數據的模型和算法，比如用水量的預測算法、全局的統籌調度，通過算法的植入可以極大地改善區域的供水狀況。

錯峰這個詞大家并不陌生，錯峰概念尤其在供電行業非常深入人心，比如依據錯峰理念提出的分時電價。錯峰也是供水行業中非常關鍵的一個詞，姜帥博士介紹，二次供水領域的錯峰供水原理其實很簡單，即高峰期時將水箱閥門開度減小或者關閉，優先使用水箱內的水供給加壓區用戶，而在低峰期時利用水廠富余供水能力，將水箱內的水補滿。

姜帥博士強調，如果在每個泵房都使用這樣獨立的單泵房調節，那么由于泵房彼此之間沒有通信，因此還是可能造成補水時間上的沖突。所以，與單個泵房的錯峰調度不同，舜禹股份設計的節能錯峰智慧調度算法從全局視角統籌調度所轄全部儲水設備，是從全局視角出發，統籌調度區域內的所有泵房，從根本上避免了搶水現象的產生。

節能錯峰智慧算法包含泵房機組用水量預測算法、管網運行變量關聯性計算、供水管網整體錯峰調度算法。

其中，泵房機組用水量預測算法是根據歷史數據訓練回歸模型，針對單個泵房機組所轄用戶用水量進行以日為單位的預測，并結合實際運行過程中的數據反饋，及時調整預測結果。管網運行變量關聯性計算目的是建立管網運行變量關聯關系，結合平衡態水力計算模型和動態水力計算模型，準確描述管網變量對系統的時變作用。供水管網整體錯峰調度算法是以數學規劃算法為框架，以供水系統中各泵房可調節電動閥門開度為決策變量，以任一時刻總用水量不高于水廠泵最大工作流量為約束，構建全局多變量整體錯峰調度算法。