節(jié)能錯(cuò)峰智慧供水系統(tǒng)，從城鎮(zhèn)供水調(diào)度角度切入城鎮(zhèn)供水安全保障，產(chǎn)業(yè)效應(yīng)顯著。9月13日，安徽舜禹水務(wù)股份有限公司智慧水務(wù)研究院院長姜帥博士在“2023(第八屆)供水高質(zhì)量論壇”上闡述了人工智能在城鎮(zhèn)供水調(diào)度中的成功應(yīng)用的案例，以及節(jié)能錯(cuò)峰智慧供水系統(tǒng)在賦能城鎮(zhèn)供水安全保障中的內(nèi)在邏輯和顯著成效。

姜帥博士

“萬無一失，一失萬無”，城鎮(zhèn)供水安全保障是非常重要的一件事情，涉及到水質(zhì)、水量、水壓，還有數(shù)據(jù)安全等方方面面，對供水行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展起著關(guān)鍵的作用。

01 供水行業(yè)面臨的時(shí)代機(jī)遇與自身痛點(diǎn)

早在2005年，習(xí)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(dǎo)新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)提供了根本遵循。2021年9月，習(xí)近平主席在第七十六屆聯(lián)合國大會一般性辯論上向世界莊嚴(yán)承諾：“中國將力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)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(dòng)方案》、《關(guān)于加強(qiáng)城市供水安全保障工作的通知》、《關(guān)于加強(qiáng)公共供水管網(wǎng)漏損控制的通知》、《國家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》等，通過政策的實(shí)施可以持續(xù)地增強(qiáng)做城鎮(zhèn)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(wù)企業(yè)，在努力探尋和鍛造可以助力我國雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，以及增強(qiáng)城鎮(zhèn)供水安全保障體系的能力。

舜禹股份深耕水務(wù)行業(yè)多年，總結(jié)了行業(yè)內(nèi)的六大痛點(diǎn)問題。

第一，供水高峰期時(shí)水廠供水能力不足，區(qū)域缺水現(xiàn)象突出。為什么?因?yàn)橄募驹缤砀叻逑噍^于其他季節(jié)用水量更多，極有可能導(dǎo)致管網(wǎng)用水末端出現(xiàn)缺水。

第二，供水低峰期時(shí)水廠供水能力過剩，無法充分利用。

第三，城市供水管網(wǎng)漏損率偏高，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重。目前業(yè)內(nèi)對于漏損率的治理更多集中在如何去做補(bǔ)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(wǎng)漏損除了管網(wǎng)自身老化原因外，還有一個(gè)很重要的原因就是由于供水過程中水壓頻繁波動(dòng)造成的一些漏損的產(chǎn)生，甚至爆管的產(chǎn)生。

第四，傳統(tǒng)儲水設(shè)施水體更新率低，水質(zhì)安全難以保障。水箱水體停留時(shí)間過長，更新率低，水齡普遍較高。通過這些儲水設(shè)施進(jìn)行區(qū)域水量的調(diào)控，易滋生細(xì)菌、污垢沉淀等二次污染問題，影響居民用水品質(zhì)。

第五，城市供水調(diào)度各層級孤立，供水能力發(fā)揮不充分。城市供水調(diào)度各層級孤立，相互之間并沒有聯(lián)動(dòng)起來，這在一定程度上會影響整個(gè)城市水廠供水能力的發(fā)揮，很多地方在供水能力不足的時(shí)候優(yōu)先想到的是新建或者是改擴(kuò)建水廠，這無疑會增加地方財(cái)政的壓力。

第六，水廠和二次供水設(shè)備耗電量巨大，能源用量分配和利用率存在優(yōu)化空間。水廠的耗電量和二次供水設(shè)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(shè)備的用電情況，也是值得思考的問題。

02 節(jié)能錯(cuò)峰智慧供水系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生

為了解決以上這些痛點(diǎn)，舜禹股份在合肥供水集團(tuán)的指導(dǎo)下，提出了節(jié)能錯(cuò)峰智慧供水系統(tǒng)。該系統(tǒng)由硬件產(chǎn)品和軟件平臺共同構(gòu)成，硬件部分包含了流量控制單位、錯(cuò)峰調(diào)動(dòng)模塊、智慧清潔模塊和節(jié)能錯(cuò)峰智慧供水設(shè)備。在原來的箱式變頻水箱基礎(chǔ)上做了分割式的設(shè)計(jì)，保障清潔水箱的時(shí)候不停水，同時(shí)，自清潔、自消毒的模塊極大地減少了運(yùn)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(shù)據(jù)的模型和算法，比如用水量的預(yù)測算法、全局的統(tǒng)籌調(diào)度，通過算法的植入可以極大地改善區(qū)域的供水狀況。

錯(cuò)峰這個(gè)詞大家并不陌生，錯(cuò)峰概念尤其在供電行業(yè)非常深入人心，比如依據(jù)錯(cuò)峰理念提出的分時(shí)電價(jià)。錯(cuò)峰也是供水行業(yè)中非常關(guān)鍵的一個(gè)詞，姜帥博士介紹，二次供水領(lǐng)域的錯(cuò)峰供水原理其實(shí)很簡單，即高峰期時(shí)將水箱閥門開度減小或者關(guān)閉，優(yōu)先使用水箱內(nèi)的水供給加壓區(qū)用戶，而在低峰期時(shí)利用水廠富余供水能力，將水箱內(nèi)的水補(bǔ)滿。

姜帥博士強(qiáng)調(diào)，如果在每個(gè)泵房都使用這樣獨(dú)立的單泵房調(diào)節(jié)，那么由于泵房彼此之間沒有通信，因此還是可能造成補(bǔ)水時(shí)間上的沖突。所以，與單個(gè)泵房的錯(cuò)峰調(diào)度不同，舜禹股份設(shè)計(jì)的節(jié)能錯(cuò)峰智慧調(diào)度算法從全局視角統(tǒng)籌調(diào)度所轄全部儲水設(shè)備，是從全局視角出發(fā)，統(tǒng)籌調(diào)度區(qū)域內(nèi)的所有泵房，從根本上避免了搶水現(xiàn)象的產(chǎn)生。

節(jié)能錯(cuò)峰智慧算法包含泵房機(jī)組用水量預(yù)測算法、管網(wǎng)運(yùn)行變量關(guān)聯(lián)性計(jì)算、供水管網(wǎng)整體錯(cuò)峰調(diào)度算法。

其中，泵房機(jī)組用水量預(yù)測算法是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練回歸模型，針對單個(gè)泵房機(jī)組所轄用戶用水量進(jìn)行以日為單位的預(yù)測，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行過程中的數(shù)據(jù)反饋，及時(shí)調(diào)整預(yù)測結(jié)果。管網(wǎng)運(yùn)行變量關(guān)聯(lián)性計(jì)算目的是建立管網(wǎng)運(yùn)行變量關(guān)聯(lián)關(guān)系，結(jié)合平衡態(tài)水力計(jì)算模型和動(dòng)態(tài)水力計(jì)算模型，準(zhǔn)確描述管網(wǎng)變量對系統(tǒng)的時(shí)變作用。供水管網(wǎng)整體錯(cuò)峰調(diào)度算法是以數(shù)學(xué)規(guī)劃算法為框架，以供水系統(tǒng)中各泵房可調(diào)節(jié)電動(dòng)閥門開度為決策變量，以任一時(shí)刻總用水量不高于水廠泵最大工作流量為約束，構(gòu)建全局多變量整體錯(cuò)峰調(diào)度算法。

編輯：趙凡