问题:超大江河治理进入精细化时代,防洪安全与高质量运行面临多重挑战。
长江流域水系复杂、汛情变化快,极端天气增多使洪水过程更具不确定性;同时,作为世界级水电站与综合枢纽,三峡工程承担防洪、供电、航运等多目标任务,运行系统高度集成,设备规模大、链条长、协同要求高。
如何在“安全第一”前提下提升调度科学性、运行可靠性和应急处置能力,成为枢纽长期运行管理需要持续破解的课题。
原因:需求侧的变化与技术侧的进步共同推动治理方式更新。
一方面,流域经济社会发展对防洪标准、能源供给稳定性与生态环境质量提出更高要求,传统依赖经验的管理方式难以满足对“预测更准、响应更快、处置更稳”的现实需要。
另一方面,数据网络、云计算与智能分析等技术逐步成熟,为将多年运行经验转化为可复制、可验证的模型算法提供了条件,也为复杂系统的状态感知与风险预警打开了空间。
影响:科技应用正在重塑三峡工程的“调度能力、发电能力与运维能力”,并对长江治理产生外溢效应。
防洪方面,三峡工程以拦洪、削峰、错峰等方式参与流域调控,在上游水库群配合下,提升了对洪水过程的调节能力。
据工程运行管理一线人员介绍,2003年至2024年三峡工程累计拦洪近70次、拦洪总量超过2200亿立方米,2020年成功应对多次洪峰流量超过50000立方米每秒的洪水过程,有效减轻下游防洪压力,避免大规模人员转移与耕地淹没风险。
发电方面,三峡电站总装机容量2250万千瓦,是我国清洁能源供给体系的重要支撑,承担“西电东送”“南北互供”骨干电源点功能。
运维方面,面向复杂的电气与控制系统,通过智能巡检、特种作业机器人、智慧仓储等应用,提高了检修效率、降低了高风险作业概率,也在一定程度上推动运维从“被动抢修”向“主动预防”转变。
对策:以数据打通为基础、以关键核心技术突破为牵引,构建“可感知、可预警、可推演、可处置”的现代化运行管理体系。
其一,推动数据资源汇聚与平台化治理。
工程管理人员介绍,三峡电站自2016年启动数据网络建设与监测数据整合,持续打破信息壁垒,将长期积累的故障诊断经验与设备运行规律转化为算法模型,用于设备异常超前预警,实现从“看见问题”到“提前发现问题”的能力提升。
其二,加快数字孪生等技术在关键环节落地。
2023年搭建的水电机组数字孪生平台及桥机远程智能操作系统,强调全过程实时监测与远程协同,既提升效率,也为极端工况下的安全保障提供技术支撑。
其三,聚焦“卡点”环节实现自主可控。
控制系统作为电站运行的关键基础设施,涉及安全与可靠性。
工程技术人员介绍,三峡电站在大型高性能控制器研发与工控系统升级替代方面开展攻关,经过多轮极端环境验证与严苛测试,修复并优化多项软硬件问题,推动核心控制环节实现升级替代,增强设备抗风险能力与运行稳定性。
其四,以管理机制促进技术长期有效。
超大工程的智能化不是单点设备更新,更需要标准化的数据治理、持续迭代的模型校验,以及面向应急场景的演练与联动机制,确保新技术“用得上、用得稳、用得久”。
前景:从单体工程智能化走向流域综合治理能力现代化,是下一阶段的重要方向。
随着对雨水情演进规律认识的深化与监测网络的完善,三峡工程的调度将更加注重“预测—预案—预演—预控”的闭环管理,与上游水库群和下游防洪体系的协同也将进一步强化。
能源侧,电力系统对灵活调节与安全稳定的要求提升,水电作为优质调节电源的重要性更加凸显,三峡电站在保障电力供应、促进新能源消纳方面仍有较大空间。
与此同时,围绕生态环境保护、通航保障与综合利用的多目标统筹,将更依赖精细化、智能化手段提升决策质量。
可以预见,三峡工程的科技创新实践将继续向标准化、体系化、可推广方向演进,为我国江河治理提供更多可复制的经验。
从巍峨大坝到数字孪生,三峡工程的技术进化史折射出中国基建的创新脉络。
在守护长江安澜的征途上,持续突破的科技力量正在书写人水和谐的新篇章,也为世界水利事业发展贡献着东方智慧。