數(shù)字孿生“智繪”長(zhǎng)江！揭秘江蘇安瀾背后的“中國(guó)方案”

交匯點(diǎn)訊 在萬里長(zhǎng)江的數(shù)字鏡像里，烏東德、白鶴灘等六座巨型水電站的三維模型實(shí)時(shí)跳動(dòng)，洪水演進(jìn)路徑在虛擬流域中精準(zhǔn)推演。這是三峽集團(tuán)長(zhǎng)江電力智慧長(zhǎng)江與水電科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室正在建設(shè)構(gòu)建的長(zhǎng)江數(shù)字孿生平臺(tái)，近日，其成果聯(lián)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等多所高校在國(guó)際頂級(jí)期刊《Nature》發(fā)表，為全球大河流域治理提供了“中國(guó)方案”。

“過去長(zhǎng)江防汛主要依靠人腦計(jì)算，現(xiàn)在有了數(shù)字孿生系統(tǒng)，相當(dāng)于給萬里長(zhǎng)江裝上了CT掃描儀。”文章作者之一、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)資源與地球科學(xué)學(xué)院教授孟凡巍在接受采訪時(shí)，生動(dòng)解釋了這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)。長(zhǎng)江數(shù)字孿生平臺(tái)長(zhǎng)江干流梯級(jí)電站不僅是長(zhǎng)江安瀾的“智慧大腦”守護(hù)屏障，更通過特高壓輸電網(wǎng)絡(luò)，將西部清潔水電源源不斷輸送至江蘇，重塑著長(zhǎng)三角能源版圖。

數(shù)智電站點(diǎn)亮萬家燈火

長(zhǎng)江干流上的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩6座梯級(jí)電站，共同構(gòu)成世界最大清潔能源走廊，在促進(jìn)長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展中發(fā)揮了基礎(chǔ)保障作用。

這一走廊共同形成了累計(jì)總庫容達(dá)919億立方米的梯級(jí)水庫群和戰(zhàn)略性淡水資源庫，其防洪庫容達(dá)376億立方米，占2024年長(zhǎng)江流域納入聯(lián)合調(diào)度范圍水庫總防洪庫容的53%以上，在防洪減災(zāi)、航運(yùn)、抗旱補(bǔ)水、生態(tài)調(diào)度等方面發(fā)揮了重要作用。

江蘇省作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶的核心區(qū)域，與長(zhǎng)江相依相生。長(zhǎng)江不僅為江蘇提供了95%的過境水量，也成了江蘇省能源的動(dòng)脈之一。作為經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省，江蘇年用電量居全國(guó)前列，但省內(nèi)能源資源相對(duì)匱乏。

依托國(guó)家“西電東送”戰(zhàn)略，金沙江下游-三峽梯級(jí)電站通過特高壓直流輸電工程——±500千伏龍政直流、±800千伏建蘇直流，將長(zhǎng)江上游的水電“閃送”至長(zhǎng)三角，為江蘇注入“綠色動(dòng)能”，助力江蘇省清潔能源用電占比從不足5%躍升至30%以上。這一成就與長(zhǎng)江流域數(shù)字孿生建設(shè)成果密不可分。

然而近年來，受全球氣候變化影響，長(zhǎng)江流域旱澇災(zāi)害頻發(fā)，為能源保供及流域水安全保障帶來了重大挑戰(zhàn)。為此，數(shù)字孿生建設(shè)應(yīng)運(yùn)而生，極大提升了流域資源管理能力，助力區(qū)域經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展。

為保障長(zhǎng)江中下游取用水及電站受電區(qū)域能源供應(yīng)，梯級(jí)電站需處理流域氣象、水文、生態(tài)、調(diào)度、航運(yùn)、工程等海量多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，辨識(shí)流域多模態(tài)產(chǎn)匯流機(jī)制生成精準(zhǔn)預(yù)報(bào)方案，并科學(xué)決策優(yōu)化電站調(diào)度方案。

“目前，我們通過大數(shù)據(jù)分析、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，我們探索了多物理場(chǎng)耦合仿真、時(shí)空數(shù)據(jù)融合分析、智能決策算法優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，以數(shù)字化及智能化技術(shù)繼續(xù)筑牢大國(guó)重器安全屏障?！敝腔坶L(zhǎng)江與水電科學(xué)湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員楊旭表示。

“智慧中樞”護(hù)江蘇安瀾

長(zhǎng)江流域數(shù)字孿生建設(shè)的實(shí)踐應(yīng)用，為江蘇省能源安全保障和水資源治理效能提升注入科技動(dòng)能。長(zhǎng)江流域數(shù)字孿生建設(shè)的落地實(shí)踐，正深刻地改變著江蘇省能源安全與水資源治理格局。

2024年迎峰度夏期間，江蘇用電負(fù)荷17次突破1.4億千瓦。長(zhǎng)江電力通過數(shù)字孿生平臺(tái)開展梯級(jí)水庫聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度，精心安排電站運(yùn)行方式，白鶴灘水電站16臺(tái)機(jī)組首次全容量滿發(fā)，單月發(fā)電超100億千瓦時(shí)，支持江蘇省有效應(yīng)對(duì)了超長(zhǎng)期高溫天氣的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，為江蘇省電力安全運(yùn)行、人民生活平穩(wěn)有序提供了堅(jiān)實(shí)的保障。

2024年12月至2025年4月1日，枯水期三峽水庫累計(jì)為長(zhǎng)江中下游補(bǔ)水超46億立方米，有效緩解了長(zhǎng)江干流的用水緊張局面，為沿江地區(qū)春耕生產(chǎn)、居民生活和航運(yùn)安全提供了重要保障。

孟凡巍介紹，智能調(diào)度技術(shù)就是像“智能水龍頭”一樣逐級(jí)調(diào)節(jié)水流，既要保住大壩下游的農(nóng)田，又要確保水電站的發(fā)電?！熬拖癜才鸥哞F時(shí)刻表，系統(tǒng)要在極短時(shí)間內(nèi)計(jì)算出最優(yōu)解。比如當(dāng)上游突降暴雨，算法會(huì)綜合考量庫存容量、發(fā)電需求、航運(yùn)水位等要素，自動(dòng)生成調(diào)度方案?！?/p>

嚴(yán)陣以待應(yīng)對(duì)汛期大考

今年5月1日起，江蘇正式進(jìn)入汛期。據(jù)國(guó)家氣候中心預(yù)測(cè)，今年夏季淮河流域降水較常年同期偏多，江蘇本地降水疊加上游客水影響，將有較重汛情;長(zhǎng)江流域6月至7月上中旬有階段性汛情，江蘇出梅后降水偏少，且上游客水偏少，將出現(xiàn)階段性干旱。

面對(duì)氣象部門預(yù)測(cè)的復(fù)雜水情，數(shù)字孿生平臺(tái)已嚴(yán)陣以待。從防汛抗旱到能源保供，從航運(yùn)暢通到生態(tài)保護(hù)，數(shù)字長(zhǎng)江正在重新定義流域治理的智慧邊界。

“我們將繼續(xù)加強(qiáng)長(zhǎng)江干流流域六座梯級(jí)水庫運(yùn)行管理，密切關(guān)注流域降雨過程及受電區(qū)域供需形勢(shì)變化。三峽集團(tuán)長(zhǎng)江電力牽頭建設(shè)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“金沙江下游梯級(jí)水庫群數(shù)字孿生系統(tǒng)構(gòu)建關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”項(xiàng)目已通過國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃批準(zhǔn)立項(xiàng)，標(biāo)志著三峽集團(tuán)在智慧水利領(lǐng)域邁出了重要一步?！睏钚癖硎?，

目前，三峽水庫正按計(jì)劃消落至汛限水位，數(shù)字孿生平臺(tái)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)為這一過程保駕護(hù)航。

新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 謝詩涵

通訊員 汪濤