“云上水电”探寻水电数智化发展新范式

7月12日，国家能源集团在四川成都正式发布“云上水电”平台，推动一个电站优秀成果向千万电站推广复用，探索构建“低成本、大范围、高成效”的水电一体化专业数据服务新范式。

近年来，国家能源集团紧跟国家数字化发展步伐，将新一代信息技术与工业经济深度融合，聚焦水电应用场景，“云上水电”应运而生。

探索：多年耕耘，智慧水电见雏形

大渡河流域在我国十三大水电基地中位居第五，干流规划28个梯级电站，大渡河公司负责干流17个梯级电站的开发，已投产装机超过1100万千瓦。流域地处青藏高原和四川盆地过渡地带，水文情势复杂多变，区域内有成昆铁路、下游河心洲等多个重点防汛对象，同时受来水、风光等不确定及四川绝大部分水电调节性能较差影响，负荷变化大、调节频繁，具有很强的随机性和不确定性。

2008年底，大渡河公司建成投运四川电网第一家大型流域集控中心，主要负责流域电站的发电调度、防洪调度、气象水情预报、经济运行等工作；2012年，瀑布沟、深溪沟电站接入，拉开流域统调序幕，随后又陆续接入9站9库、41台机组、1133.8万千瓦装机，流域统调控制规模居国内前列。

2014，大渡河公司在业界首次系统提出智慧企业建设思路和理论体系，并在大渡河流域进行探索与实践。通过先进技术的精准应用，大渡河公司在安全生产智能化管控水平领域得到全方位的提升。

为加强流域来水预报精准度研究，运用了多源数据混合同化流域产汇流预报技术，每天开展10G容量的气象大数据计算分析，以细分网格量化全流域降雨情况，准确掌握相隔1.5公里范围内的区域来水与降雨分布，周预报精度达92.3%，高于行业先进水平。

为减少负荷调节工作量，建成了覆盖电力生产全过程的大型流域梯级电站预报调控一体化平台，研发了瀑布沟、深溪沟、枕头坝一级梯级电站经济调度控制（一键调）技术，实现三站全年负荷调节零干预。

为加强设备管理，建立了设备在线状态检测平台，采用机组设备健康状态感知模型，全面掌握7000余种机电设备和金属结构流式数据。通过设备运行大数据分析，对机组设备进行在线监控与实时诊断，实现设备健康度和发展趋势的数字化评价，提前预判设备健康状态与运行趋势，促使检修管理模式由计划性检修、事后检修逐步向状态检修、改进型检修转变。

为有效管控安全风险，在流域上下布置1.9万个自动化监测点，加强流域梯级库坝群安全风险实时预警与联动响应，多年来成功预报并治理了流域重特大地质灾害危险点10处，3次有效预警流域沿线滑坡体大规模垮塌，避免了3次重特大安全事故的发生，确保了大渡河流域梯级电站群连续安全生产天数超过6000天。

总部管理者实现了水电生产的全景式管理，随时随地都可浏览下辖水电站的实时生产概况，并通过“运营一张图”横向对标电站的发电量、水能利用率等生产指标，分析电站生产经营情况，通过“视频云”实时调取任意电站、任意摄像头视频画面，对生产现场进行关注。水电站运行人员可以通过气象水情服务应用，便捷查看流域内降水情况的多源数值预报成果，当某流域预测将发生大暴雨时，可通过平台查询预测的暴雨中心、洪水量级，实时跟进洪峰洪量情况，提高经济运行及防洪水平。

在大渡河公司多年智慧企业建设成果基础上，数智科技公司聚焦水电应用场景，自主研发建设的工业互联网平台，采用国资智能云“祝融云”先进的平台架构，在气象水情、库坝安全、设备管理等方面形成水电特色的“云化服务”，创新实现水电一体化专业数据服务新范式，改变了水电系统以往“烟囱式”的建设模式，融合运用物联网、大数据、云计算等先进技术将水电知识、模型、成果固化到平台上，服务赋能各类水电企业。

试炼：攻坚克难，创新模式经考验

“以往大水电‘烟囱式’的系统建设模式，由于建设成本高，小水电难以直接复制。”“云上水电”建设主体、数智科技大数据公司党委书记、执行董事贺玉彬表示，“云上水电”依托大渡河公司多年来的数字化建设成果，通过‘云化服务’的方式大幅降低水电数字化转型投入，有效解决了水电建设安全、高效、经济不可能三角问题。

传统的“烟囱式”水电建设模式投资规模大、建设成本高、实施周期长，中小水电因装机规模有限难以直接复制，并且相似系统的重复建设也会带来巨大的资源浪费。“云上水电”就是利用互联网思维将水电知识、模型、成果固化到平台上，服务赋能各类水电企业。

建设水电工业互联网，一开始就面临多项工程技术难题。比如，如何高可靠、低成本地汇聚水电多源异构海量实时数据就是一项棘手的问题。

为解决这一难题，国家能源集团数智科技大数据公司联合中国水科院、清华大学、电子科技大学等一批科研院所和高等院校，通过三年技术攻坚，攻克了水电海量实时数据汇聚成本高、分析效率低、安全应用难等一系列关键难题，并提出一整套基于工业互联网的边缘数据采集治理解决方案，实现了实时数据的高效采集、安全传输、标准化管理和智能分析应用。

2023年9月，国家能源集团提出“要通过云上水电加快将大渡河公司等先进水电企业的智能化经验应用到集团其他水电企业”。随后，《国家能源集团数字化转型行动计划（2024-2025年）》《打造一批电力产业数字化智能化绿色化转型发展典型企业和项目方案》等一系列政策文件密集出台，为“云上水电”在集团系统内推广按下“加速键”。

2023年，“云上水电”共完成17座电站接入工作。截至2024年5月30日，“云上水电”新增接入电站50座，该集团电站整体接入完成率达44%，新增装机容量1959.62兆瓦。接入实时数据测点12万个，日数据增量超2亿条，使用核心数据超300万条。

通过接入平台，首批试点水电站整体投资较常规方式节约2/3，日水情预报精度提升5%，设备等效可用系数提升5%，水能利用率提升3%，有效提升了中小水电企业精细化管控水平。

2023年5月，同处大渡河流域的龙头石水电站引入云上水电平台，之后一年来发生的变化，令电站干部员工倍感振奋。“长期以来，龙头石电站主要靠观察上游大岗山电站出库变化而开展调度，工作比较被动。接入平台后，通过数值天气预报、隐私数据共享，有效提高了电站洪水应对能力和经济运行水平。”龙头石电站总经理助理涂忠林高兴地说。

共享：行业普惠，打造云端“沃尔玛”

“‘云上水电’为我们带来的，绝不仅仅只是汇聚数据。它带给我们的是数据驱动水电生产运行的新模态，是水电智能化、绿色化发展的新范式。”“云上水电”项目建设负责人、数智科技大数据公司党委委员、副总经理罗玮表示。“云上水电”采用“平台+应用”的模式，按照水电业务聚合特征构建业务能力中心，实现数据与应用分离、能力与界面分离，通过微服务和容器化实现应用动态伸缩、快速部署、资源隔离。平台集成了一系列功能强大、操作简单、易于上手的研发工具，用户可以通过物联网平台，使用成熟的兼容水电站数十种设备工业协议的边缘网关，安全高效地采集和传输水电各类实时数据；可以通过水电数据治理平台，结合水电站工业数据的分类分级标准，完善设备编码和量测数据的标识，快速形成水电数据资产目录；还可以利用水电数据中台强大的湖仓一体和存算分离能力，进行实时数仓加工，实现生产运营指标秒级计算；在数据应用及分析方面，水电人工智能平台则能提供端到端的深度神经网络建模能力，并支持结构化数据模式挖掘和影像数据的视觉识别等AI建模需求。用户还可以通过应用开发平台以微服务形式整合代码生产器、自定义表单、工作流引擎等快速开发套件，实现从海量数据和分析模型到最终应用呈现的全流程贯通，并快速发布应用。

针对水电企业用户智能化、智慧化的建设需求，平台提供了一整套行业解决方案，涵盖基础设施、智能装备、智能电站、智慧工程四大板块，提供包括新一代厂站综合数据平台、5G+水电行业应用、KA卫星小站、智能监视系统等24种典型行业产品或解决方案。琳琅满目的智能化服务技术、装备和系统，就像架设在云端的“沃尔玛”，每个水电站都可以根据自身需要，在这个平台上选购适合自己的“商品”。“下一步，国家能源集团还将迁移‘云上水电’至行业云，为水电行业赋能服务。”国家能源集团科信部数据资源处经理闫计栋说。

“云上水电”会员用户可以根据自己的需要订阅特定的应用，并获取到专属的SaaS服务界面，实时享用专属平台功能。SaaS服务即“软件即服务”，在SaaS模式下,软件供应商将软件应用程序部署在云端服务器上,并通过互联网向用户提供服务,用户可以通过订阅或按需付费的方式使用这些软件应用程序,而无需购买、安装和维护软件，从而大幅降低软件使用成本。

同时，“云上水电”还针对部分水电企业专业人员不足的问题，提供定制化的数据分析、AI建模、专家诊断等76项数据服务，帮助客户全面提升水电运营管理的精细化水平。国能海南公司海控新能源副总经理熊荣讲到，通过云上水电实施，我们全面摸清了大广坝、红岭水电站的“数据家底”，首次实现了全量数据实时采集、汇聚，为我们开展设备健康分析和故障预测奠定了坚实基础。

“云上水电”不仅可以服务中小水电，同样可以服务大水电企业。通过先进的平台架构，敏捷响应客户需求，降低系统运维成本。“2024年，我们还将上架智慧工程管理、检修作业标准化等4个SaaS服务应用，逐步把云上水电打造成水电行业的‘工业应用商店’。”“云上水电”建设项目总监、数智科技大数据公司党委委员、总经理陶春华表示。