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(zhǎng)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(wàn)無(wú)一失，一失萬(wàn)無(wú)”，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(duì)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(guó)大會(huì)一般性辯論上向世界莊嚴(yán)承諾：“中國(guó)將力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和?！?p style="text-indent: 2em;">聚焦到供水方面，國(guó)家部委先后出臺(tái)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(guó)家水網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃綱要》等，通過(guò)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(zhǎng)的對(duì)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(guó)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(wèn)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(guò)剩，無(wú)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(duì)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(cè)，但這并沒(méi)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(guò)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(chǔ)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(guò)長(zhǎng)，更新率低，水齡普遍較高。通過(guò)這些儲(chǔ)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(wèn)題，影響居民用水品質(zhì)。

第五，城市供水調(diào)度各層級(jí)孤立，供水能力發(fā)揮不充分。城市供水調(diào)度各層級(jí)孤立，相互之間并沒(méi)有聯(lián)動(dòng)起來(lái)，這在一定程度上會(huì)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(wú)疑會(huì)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(guò)能源用量的分配和利用率的提高，來(lái)改善水廠和二供設(shè)備的用電情況，也是值得思考的問(wèn)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(tái)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(lái)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(tái)與很多自來(lái)水公司使用的二供平臺(tái)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(cè)算法、全局的統(tǒng)籌調(diào)度，通過(guò)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(jiǎn)單，即高峰期時(shí)將水箱閥門開(kāi)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(méi)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?jī)?chǔ)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(cè)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(cè)算法是根據(jù)歷史數(shù)據(jù)訓(xùn)練回歸模型，針對(duì)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(cè)，并結(jié)合實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)反饋，及時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)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(duì)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(kāi)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