當(dāng)水電遇上信息化智慧化，會碰撞出怎樣的火花？

7月12日，國家能源集團(tuán)在四川成都正式發(fā)布“云上水電”平臺，推動一個電站優(yōu)秀成果向千萬電站推廣復(fù)用，探索構(gòu)建“低成本、大范圍、高成效”的水電一體化專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)新范式。

黨的十八大以來，黨中央高度重視發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，將其上升為國家戰(zhàn)略。黨的十九屆五中全會提出，發(fā)展數(shù)字經(jīng)濟(jì)，推進(jìn)數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，推動數(shù)字經(jīng)濟(jì)和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，打造具有國際競爭力的數(shù)字產(chǎn)業(yè)集群。國家“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要明確提出“加快數(shù)字化發(fā)展”“建設(shè)數(shù)字中國”。

近年來，隨著新型電力系統(tǒng)建設(shè)的深入推進(jìn)，水電產(chǎn)業(yè)迎來數(shù)字化智能化轉(zhuǎn)型新機(jī)遇、新挑戰(zhàn)。國家能源集團(tuán)緊跟國家數(shù)字化發(fā)展步伐，將新一代信息技術(shù)與工業(yè)經(jīng)濟(jì)深度融合，聚焦水電應(yīng)用場景，“云上水電”應(yīng)運(yùn)而生。

猴子巖水電站

探索：多年耕耘，智慧水電見雛形

“云上水電”的問世，離不開國家能源集團(tuán)多年來在水電數(shù)智化建設(shè)方面的不懈探索與追求。

大渡河流域，在我國十三大水電基地中位居第五，干流規(guī)劃28個梯級電站，大渡河公司負(fù)責(zé)干流17個梯級電站的開發(fā)，已投產(chǎn)裝機(jī)超過1100萬kW。流域地處青藏高原和四川盆地過渡地帶，水文情勢復(fù)雜多變，區(qū)域內(nèi)有成昆鐵路、下游河心洲等多個重點(diǎn)防汛對象，同時受來水、風(fēng)光等不確定及四川絕大部分水電調(diào)節(jié)性能較差影響，負(fù)荷變化大、調(diào)節(jié)頻繁，具有很強(qiáng)的隨機(jī)性和不確定性。

發(fā)電保供助力經(jīng)濟(jì)發(fā)展、防汛抗洪守衛(wèi)人民安康，身負(fù)重任的大渡河公司，從成立伊始就把智能信息作為提升履職履責(zé)能力的重要抓手。2008年底，公司建成投運(yùn)四川電網(wǎng)第一家大型流域集控中心，主要負(fù)責(zé)流域電站的發(fā)電調(diào)度、防洪調(diào)度、氣象水情預(yù)報、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等工作；2012年，瀑布溝、深溪溝電站接入，拉開流域統(tǒng)調(diào)序幕，隨后又陸續(xù)接入9站9庫、41臺機(jī)組、1133.8萬千瓦裝機(jī)，流域統(tǒng)調(diào)控制規(guī)模居國內(nèi)前列。

2014，大渡河公司在業(yè)界首次系統(tǒng)提出智慧企業(yè)建設(shè)思路和理論體系，并在大渡河流域進(jìn)行探索與實(shí)踐。

智慧企業(yè)建設(shè)過程中最具代表性的莫過于在核心業(yè)務(wù)改造過程中，將云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)、人工智能等前沿技術(shù)融入傳統(tǒng)業(yè)務(wù)板塊。通過先進(jìn)技術(shù)的精準(zhǔn)應(yīng)用，大渡河公司在安全生產(chǎn)智能化管控水平領(lǐng)域得到全方位的提升。

為加強(qiáng)流域來水預(yù)報精準(zhǔn)度研究，運(yùn)用了多源數(shù)據(jù)混合同化流域產(chǎn)匯流預(yù)報技術(shù)，每天開展10G容量的氣象大數(shù)據(jù)計算分析，以細(xì)分網(wǎng)格量化全流域降雨情況，準(zhǔn)確掌握相隔1.5公里范圍內(nèi)的區(qū)域來水與降雨分布，周預(yù)報精度達(dá)92.3%，高于行業(yè)先進(jìn)水平。

為減少負(fù)荷調(diào)節(jié)工作量，建成了覆蓋電力生產(chǎn)全過程的大型流域梯級電站預(yù)報調(diào)控一體化平臺，研發(fā)了瀑布溝、深溪溝、枕頭壩一級梯級電站經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制（一鍵調(diào)）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)三站全年負(fù)荷調(diào)節(jié)零干預(yù)。

為加強(qiáng)設(shè)備管理，建立了設(shè)備在線狀態(tài)檢測平臺，采用機(jī)組設(shè)備健康狀態(tài)感知模型，全面掌握7000余種機(jī)電設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)流式數(shù)據(jù)。通過設(shè)備運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析，對機(jī)組設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控與實(shí)時診斷，實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康度和發(fā)展趨勢的數(shù)字化評價，提前預(yù)判設(shè)備健康狀態(tài)與運(yùn)行趨勢，促使檢修管理模式由計劃性檢修、事后檢修逐步向狀態(tài)檢修、改進(jìn)型檢修轉(zhuǎn)變。

為有效管控安全風(fēng)險，在流域上下布置1.9萬個自動化監(jiān)測點(diǎn)，加強(qiáng)流域梯級庫壩群安全風(fēng)險實(shí)時預(yù)警與聯(lián)動響應(yīng)，多年來成功預(yù)報并治理了流域重特大地質(zhì)災(zāi)害危險點(diǎn)10 處，3 次有效預(yù)警流域沿線滑坡體大規(guī)模垮塌，避免了3 次重特大安全事故的發(fā)生，確保了大渡河流域梯級電站群連續(xù)安全生產(chǎn)天數(shù)超過6000天。

隨著智慧企業(yè)建設(shè)的不斷推進(jìn)，一幕幕高效便捷的管理場景時刻演繹在大渡河公司各個崗位?？偛抗芾碚邔?shí)現(xiàn)水電生產(chǎn)的全景式管理，辦公室、手機(jī)移動端……不管任何場所、任何時間，都可以實(shí)時瀏覽下轄水電站的生產(chǎn)概況，并通過“運(yùn)營一張圖”橫向?qū)?biāo)電站的發(fā)電量、水能利用率等生產(chǎn)指標(biāo)，穿透分析電站生產(chǎn)經(jīng)營情況，通過“視頻云”實(shí)時調(diào)取任意電站、任意攝像頭視頻畫面，對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行關(guān)注。水電站運(yùn)行人員可以通過氣象水情服務(wù)應(yīng)用，便捷查看流域內(nèi)降水情況的多源數(shù)值預(yù)報成果，當(dāng)某流域預(yù)測將發(fā)生大暴雨時，可通過平臺查詢預(yù)測的暴雨中心、洪水量級，實(shí)時跟進(jìn)洪峰洪量情況，提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及防洪水平。

積跬步以至千里,積小流以成江海。在大渡河公司多年智慧企業(yè)建設(shè)成果基礎(chǔ)上，數(shù)智科技公司聚焦水電應(yīng)用場景，自主研發(fā)建設(shè)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，采用國資智能云“祝融云”先進(jìn)的平臺架構(gòu)，在氣象水情、庫壩安全、設(shè)備管理等方面形成水電特色的“云化服務(wù)”，創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)水電一體化專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)新范式，改變了水電系統(tǒng)以往“煙囪式”的建設(shè)模式，融合運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計算等先進(jìn)技術(shù)將水電知識、模型、成果固化到平臺上，服務(wù)賦能各類水電企業(yè)。

枕頭壩一級水電站

試煉：攻堅(jiān)克難，創(chuàng)新模式經(jīng)考驗(yàn)

“以往大水電‘煙囪式’的系統(tǒng)建設(shè)模式，由于建設(shè)成本高，小水電難以直接復(fù)制?！薄霸粕纤姟苯ㄔO(shè)主體、數(shù)智科技大數(shù)據(jù)公司黨委書記、執(zhí)行董事賀玉彬表示，“云上水電”依托大渡河公司多年來的數(shù)字化建設(shè)成果，通過‘云化服務(wù)’的方式大幅降低水電數(shù)字化轉(zhuǎn)型投入，有效解決了水電建設(shè)安全、高效、經(jīng)濟(jì)不可能三角問題。

傳統(tǒng)的“煙囪式”水電建設(shè)模式投資規(guī)模大、建設(shè)成本高、實(shí)施周期長，中小水電因裝機(jī)規(guī)模有限難以直接復(fù)制，并且相似系統(tǒng)的重復(fù)建設(shè)也會帶來巨大的資源浪費(fèi)?！霸粕纤姟本褪抢没ヂ?lián)網(wǎng)思維將水電知識、模型、成果固化到平臺上，服務(wù)賦能各類水電企業(yè)。

大道至簡，知易行難。建設(shè)水電工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，一開始就面臨多項(xiàng)工程技術(shù)難題。比如，如何高可靠、低成本地匯聚水電多源異構(gòu)海量實(shí)時數(shù)據(jù)就是一項(xiàng)棘手的問題。

為解決這一難題，國家能源集團(tuán)數(shù)智科技大數(shù)據(jù)公司聯(lián)合中國水科院、清華大學(xué)、電子科技大學(xué)等一批高等院所，通過三年技術(shù)攻堅(jiān)，攻克了水電海量實(shí)時數(shù)據(jù)匯聚成本高、分析效率低、安全應(yīng)用難等一系列關(guān)鍵難題，并提出一整套基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣數(shù)據(jù)采集治理解決方案，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時數(shù)據(jù)的高效采集、安全傳輸、標(biāo)準(zhǔn)化管理和智能分析應(yīng)用。

2023年9月，國家能源集團(tuán)提出“要通過云上水電加快將大渡河公司等先進(jìn)水電企業(yè)的智能化經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到集團(tuán)其他水電企業(yè)”。隨后，《國家能源集團(tuán)數(shù)字化轉(zhuǎn)型行動計劃（2024-2025年）》《打造一批電力產(chǎn)業(yè)數(shù)字化智能化綠色化轉(zhuǎn)型發(fā)展典型企業(yè)和項(xiàng)目方案》等一系列政策文件密集出臺，為“云上水電”在集團(tuán)系統(tǒng)內(nèi)推廣按下“加速鍵”。

2023年，“云上水電”共完成17座電站接入工作。截至2024年5月30日，“云上水電”新增接入電站50座，集團(tuán)電站整體接入完成率達(dá)44%，新增裝機(jī)容量1959.62兆瓦。接入實(shí)時數(shù)據(jù)測點(diǎn)12萬個，日數(shù)據(jù)增量超2億條，使用核心數(shù)據(jù)超300萬條。

通過接入平臺，首批試點(diǎn)水電站數(shù)字化轉(zhuǎn)型建設(shè)整體投資較常規(guī)方式節(jié)約2/3，日水情預(yù)報精度提升5%，設(shè)備等效可用系數(shù)提升5%，水能利用率提升3%，有效提升了中小水電企業(yè)精細(xì)化管控水平。

2023年5月，同處大渡河流域的龍頭石水電站引入云上水電平臺，之后一年來發(fā)生的變化，令電站干部員工倍感振奮?！伴L期以來，龍頭石電站主要靠觀察上游大崗山電站出庫變化而開展調(diào)度，工作比較被動。接入云上水電平臺后，通過數(shù)值天氣預(yù)報、隱私數(shù)據(jù)共享，有效提高了電站洪水應(yīng)對能力和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平”，龍頭石電站總經(jīng)理助理涂忠林高興地講到。

共享：行業(yè)普惠，打造云端“沃爾瑪”

上善若水，水利萬物而不爭?！霸粕纤姟钡膯柺?，也為水電行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展帶來新動力。

我國有4.5萬條日夜奔流的江河，是世界上河流最多、水電裝機(jī)規(guī)模最大的國家之一。但絕大多數(shù)水電站都是裝機(jī)規(guī)模在30萬千瓦以下的中小水電站，這樣的水電站在我國已超過4.4萬座。這些水電站往往地處偏遠(yuǎn)、建設(shè)年代早，數(shù)字化轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展對它們來說似乎“可望而不可及”，而“云上水電”的誕生，一定程度上為這些中小水電站開通了走向高質(zhì)量發(fā)展的康莊大道。

“‘云上水電’能夠?yàn)槲覀儙淼模^不僅僅是匯聚數(shù)據(jù)。它帶給我們的，是數(shù)據(jù)驅(qū)動水電生產(chǎn)運(yùn)行的新模態(tài)，是水電智能化、綠色化發(fā)展的新范式?！薄霸粕纤姟苯ㄔO(shè)項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、數(shù)智科技大數(shù)據(jù)公司黨委委員、副總經(jīng)理羅瑋表示?！霸粕纤姟辈捎谩捌脚_+應(yīng)用”的模式，按照水電業(yè)務(wù)聚合特征構(gòu)建業(yè)務(wù)能力中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離、能力與界面分離，通過微服務(wù)和容器化實(shí)現(xiàn)應(yīng)用動態(tài)伸縮、快速部署、資源隔離。平臺集成了一系列功能強(qiáng)大、操作簡單、易于上手的研發(fā)工具，用戶可以通過物聯(lián)網(wǎng)平臺，使用成熟的兼容水電站數(shù)十種設(shè)備工業(yè)協(xié)議的邊緣網(wǎng)關(guān)，安全高效地采集和傳輸水電各類實(shí)時數(shù)據(jù)；可以通過水電數(shù)據(jù)治理平臺，結(jié)合水電站工業(yè)數(shù)據(jù)的分類分級標(biāo)準(zhǔn)，完善設(shè)備編碼和量測數(shù)據(jù)的標(biāo)識，快速形成水電數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄；還可以利用水電數(shù)據(jù)中臺強(qiáng)大的湖倉一體和存算分離能力，進(jìn)行實(shí)時數(shù)倉加工，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)運(yùn)營指標(biāo)秒級計算；在數(shù)據(jù)應(yīng)用及分析方面，水電人工智能平臺則能提供端到端的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模能力，并支持結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模式挖掘和影像數(shù)據(jù)的視覺識別等AI建模需求。用戶還可以通過應(yīng)用開發(fā)平臺以微服務(wù)形式整合代碼生產(chǎn)器、自定義表單、工作流引擎等快速開發(fā)套件，實(shí)現(xiàn)從海量數(shù)據(jù)和分析模型到最終應(yīng)用呈現(xiàn)的全流程貫通，并快速發(fā)布應(yīng)用。

針對水電企業(yè)用戶智能化、智慧化的建設(shè)需求，平臺提供了一整套行業(yè)解決方案，涵蓋基礎(chǔ)設(shè)施、智能裝備、智能電站、智慧工程四大板塊，提供包括新一代廠站綜合數(shù)據(jù)平臺、5G+水電行業(yè)應(yīng)用、KA衛(wèi)星小站、智能監(jiān)視系統(tǒng)等24種典型行業(yè)產(chǎn)品或解決方案。琳瑯滿目的智能化服務(wù)技術(shù)、裝備和系統(tǒng)，就像架設(shè)在云端的“沃爾瑪”，每個水電站都可以根據(jù)自身需要，在這個平臺上選購適合自己的“商品”。“下一步，國家能源集團(tuán)還將遷移‘云上水電’至行業(yè)云，為水電行業(yè)賦能服務(wù)?！眹夷茉醇瘓F(tuán)科信部數(shù)據(jù)資源處經(jīng)理閆計棟說。

“云上水電”會員用戶可以根據(jù)自己的需要訂閱特定的應(yīng)用，并獲取到專屬的SaaS服務(wù)界面，實(shí)時享用專屬平臺功能。SaaS服務(wù)即“軟件即服務(wù)”，在SaaS模式下,軟件供應(yīng)商將軟件應(yīng)用程序部署在云端服務(wù)器上,并通過互聯(lián)網(wǎng)向用戶提供服務(wù),用戶可以通過訂閱或按需付費(fèi)的方式使用這些軟件應(yīng)用程序,而無需購買、安裝和維護(hù)軟件，從而大幅降低軟件使用成本。

同時，“云上水電”還針對部分水電企業(yè)專業(yè)人員不足的問題，提供定制化的數(shù)據(jù)分析、AI建模、專家診斷等76項(xiàng)數(shù)據(jù)服務(wù)，幫助客戶全面提升水電運(yùn)營管理的精細(xì)化水平。國能海南公司海控新能源副總經(jīng)理熊榮講到，通過云上水電實(shí)施，我們?nèi)婷辶舜髲V壩、紅嶺水電站的“數(shù)據(jù)家底”，首次實(shí)現(xiàn)了全量數(shù)據(jù)實(shí)時采集、匯聚，為我們開展設(shè)備健康分析和故障預(yù)測奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

“云上水電”不僅可以服務(wù)中小水電，同樣可以服務(wù)大水電企業(yè)。通過先進(jìn)的平臺架構(gòu)，敏捷響應(yīng)客戶需求，降低系統(tǒng)運(yùn)維成本?！?024年，我們還將上架智慧工程管理、檢修作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化等4個SaaS服務(wù)應(yīng)用，逐步把云上水電打造成水電行業(yè)的‘工業(yè)應(yīng)用商店’?！薄霸粕纤姟苯ㄔO(shè)項(xiàng)目總監(jiān)、數(shù)智科技大數(shù)據(jù)公司黨委委員、總經(jīng)理陶春華表示。

（周玉然 蘆明生 陳舒睿 劉賢珺）