舜禹股份姜帅博士：节能错峰智慧供水系统赋能城镇供水安全保障

时间：2023-10-13 09:42

来源：中国水网

作者：徐冰冰整理

节能错峰智慧供水系统，从城镇供水调度角度切入城镇供水安全保障，产业效应显著。9月13日，安徽舜禹水务股份有限公司智慧水务研究院院长姜帅博士在“2023(第八届)供水高质量论坛”上阐述了人工智能在城镇供水调度中的成功应用的案例，以及节能错峰智慧供水系统在赋能城镇供水安全保障中的内在逻辑和显著成效。

姜帅博士

“万无一失，一失万无”，城镇供水安全保障是非常重要的一件事情，涉及到水质、水量、水压，还有数据安全等方方面面，对供水行业的高质量发展起着关键的作用。

01 供水行业面临的时代机遇与自身痛点

早在2005年，习近平总书记就首次提出，绿水青山就是金山银山，“两山理论”为指导新时代生态文明建设提供了根本遵循。2021年9月，习近平主席在第七十六届联合国大会一般性辩论上向世界庄严承诺：“中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。”

聚焦到供水方面，国家部委先后出台了一系列政策，比如《新污染物治理行动方案》、《关于加强城市供水安全保障工作的通知》、《关于加强公共供水管网漏损控制的通知》、《国家水网建设规划纲要》等，通过政策的实施可以持续地增强做城镇供水安全保障，满足人民群众日益增长的对美好生活的需求。

舜禹股份作为上市水务企业，在努力探寻和锻造可以助力我国双碳目标实现，以及增强城镇供水安全保障体系的能力。

舜禹股份深耕水务行业多年，总结了行业内的六大痛点问题。

第一，供水高峰期时水厂供水能力不足，区域缺水现象突出。为什么?因为夏季早晚高峰相较于其他季节用水量更多，极有可能导致管网用水末端出现缺水。

第二，供水低峰期时水厂供水能力过剩，无法充分利用。

第三，城市供水管网漏损率偏高，水资源浪费严重。目前业内对于漏损率的治理更多集中在如何去做补偿性的措施，比如流量检测，但这并没有从根源上减少漏损率。管网漏损除了管网自身老化原因外，还有一个很重要的原因就是由于供水过程中水压频繁波动造成的一些漏损的产生，甚至爆管的产生。

第四，传统储水设施水体更新率低，水质安全难以保障。水箱水体停留时间过长，更新率低，水龄普遍较高。通过这些储水设施进行区域水量的调控，易滋生细菌、污垢沉淀等二次污染问题，影响居民用水品质。

第五，城市供水调度各层级孤立，供水能力发挥不充分。城市供水调度各层级孤立，相互之间并没有联动起来，这在一定程度上会影响整个城市水厂供水能力的发挥，很多地方在供水能力不足的时候优先想到的是新建或者是改扩建水厂，这无疑会增加地方财政的压力。

第六，水厂和二次供水设备耗电量巨大，能源用量分配和利用率存在优化空间。水厂的耗电量和二次供水设备的耗电量是水厂能耗最大的一部分支出，通过能源用量的分配和利用率的提高，来改善水厂和二供设备的用电情况，也是值得思考的问题。

02 节能错峰智慧供水系统应运而生

为了解决以上这些痛点，舜禹股份在合肥供水集团的指导下，提出了节能错峰智慧供水系统。该系统由硬件产品和软件平台共同构成，硬件部分包含了流量控制单位、错峰调动模块、智慧清洁模块和节能错峰智慧供水设备。在原来的箱式变频水箱基础上做了分割式的设计，保障清洁水箱的时候不停水，同时，自清洁、自消毒的模块极大地减少了运维的工作。

姜帅博士指出，与之配套的软件平台与很多自来水公司使用的二供平台最大的不同是，它嵌入了很多基于人工智能和大数据的模型和算法，比如用水量的预测算法、全局的统筹调度，通过算法的植入可以极大地改善区域的供水状况。

错峰这个词大家并不陌生，错峰概念尤其在供电行业非常深入人心，比如依据错峰理念提出的分时电价。错峰也是供水行业中非常关键的一个词，姜帅博士介绍，二次供水领域的错峰供水原理其实很简单，即高峰期时将水箱阀门开度减小或者关闭，优先使用水箱内的水供给加压区用户，而在低峰期时利用水厂富余供水能力，将水箱内的水补满。

姜帅博士强调，如果在每个泵房都使用这样独立的单泵房调节，那么由于泵房彼此之间没有通信，因此还是可能造成补水时间上的冲突。所以，与单个泵房的错峰调度不同，舜禹股份设计的节能错峰智慧调度算法从全局视角统筹调度所辖全部储水设备，是从全局视角出发，统筹调度区域内的所有泵房，从根本上避免了抢水现象的产生。

节能错峰智慧算法包含泵房机组用水量预测算法、管网运行变量关联性计算、供水管网整体错峰调度算法。

其中，泵房机组用水量预测算法是根据历史数据训练回归模型，针对单个泵房机组所辖用户用水量进行以日为单位的预测，并结合实际运行过程中的数据反馈，及时调整预测结果。管网运行变量关联性计算目的是建立管网运行变量关联关系，结合平衡态水力计算模型和动态水力计算模型，准确描述管网变量对系统的时变作用。供水管网整体错峰调度算法是以数学规划算法为框架，以供水系统中各泵房可调节电动阀门开度为决策变量，以任一时刻总用水量不高于水厂泵最大工作流量为约束，构建全局多变量整体错峰调度算法。