水能是清洁可再生能源，是人类开发利用能源资源的重要组成部分。我国拥有丰富的水利资源，这为我国大力发展水电奠定了良好的资源条件。随着科学技术的不断进步，水力发电在工程建设、设备制造和输配电等方面的技术水平也日趋完善，这为我国大力发展水电奠定了良好的技术条件。
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水电发展的机遇与挑战
同时，水电厂站管理依旧存在许多难点、痛点。从信息化、数字化层面来看，存在数据来源不统一、信息同步不及时、监测数据不精确、厂站不直观可视、极端天气影响通讯、售电交易凭经验，无智能化手段支撑、业务运行远程不可控等问题。从管理层面来看，存在地域分布偏、防洪发电兼顾、季节性强、上下游协调性强、安全要求高、设施量大、人力投入大等问题
02
水电厂站数字化转型目标
水电资源作为至关重要的可持续能源之一，水电站、大坝与水库等水利枢纽助力城市发展。随着水电行业的数字化转型升级和发展，结合物联网、5G、大数据、人工智能、数字孪生等新兴技术形式的数字孪生水电站、智慧大坝等应用，也给传统水电行业提供更大的价值体现，提升产业全面感知、共享整合、智慧管理。
1.消除应用系统孤岛
打通现有信息系统孤岛，实现生产管理系统、办公自动化系统、电力现货市场交易系统等系统的信息联动、作业联动。
2.提供数据共享服务
有限提供上下游梯级电站数据共享需要;企业内高度集成各子系统，提供完整的安全生产管理数据信息。
3.实现业务协同互动
实现安全管控系统、预告警系统与作业、巡检、工业电视、消防等之间的协同联动、互动。
4.提高防灾治灾水平
对接气象、监测数据等多源数据，结合水利专业算法模型，通过孪生场景，模拟预演不同条件下灾害演进的场景。完善流域险情，地质灾害预案。
5.提高优化决策能力
提供智能分析服务，实现设备运行分析、人员定位分析、防汛决策分析、电力营销分析、现货交易等，实现企业最优调度与发电效益最大化。
03
数字孪生水电站运营平台
数字孪生水电站运营平台通过数字孪生、物联网、大数据、AI、虚拟仿真等技术，以物理水利为单元、时空数据为底板、水电模型为核心、水电知识为驱动，对水电全要素和水电管理活动全过程进行数字化映射、智慧化模拟，实现与水电站、设备、气象的同步仿真运行、虚实交互、迭代优化，支撑精准化决策。
一、数据底板建设
基础数据：包括流域、河道、山体、水电站等水利对象的主要属性数据和空间数据。
地理空间数据：1、周边山形地貌、河道、山体；2、大坝、发电厂房、观测点、闸门泄水建筑物等；3、工控设备、发电机组等。
业务管理数据：水情测报、远控运行、电价交易、灾害监测、智能巡检、安防监控、设备与生产运行智能监视等业务数据。
监测数据：包括水文、水资源、水生态环境、水灾害、水利工程等水利业务的监测数据。
外部共享数据：流域雨水情，上级部门下达的调度指令等社会经济数据，以及突发事件、生态环境、气象、遥感、航运等数据。
二、数字孪生水电站运营中心
1.总控沙盘
总控沙盘以音视频、二三维的方式展示水电站的基本情况，对水电站、大坝、发电厂房、重点水工建筑、上下游重要监测点等重要点位的分布进行定位及展示，包括发电厂房的发电状况一并进行展示，并提供漫游、浏览、点选、筛选、圈选、地图平移缩放等功能。对监控视频进行轮播，同时对重点区域的气象、水文监测信息以及设备运行数据进行展示，实现对水电站综合运行态势的一屏掌握，更为直观地展现水电站的整体运营情况，有助于领导进行决策。
2.水情一张图
水情一张图，在对应流域->水电厂站孪生场景下，根据相关气象、水情数据以及监测设备数据，模拟出不同气象条件下的场景效果。根据往期经验，主要可分为正常水情和告警水情两种情况。正常水情场景主要展示对应区域雨水情信息以及水电站各组成部分的水位、流量、水头、水势等信息；告警水情场景主要展示在降雨量超标时防洪协调、灾害推演、应急会商等功能。
2.1正常水情
场景主要展示对应区域雨水情信息以及水电站各水工建筑组成部分的水位、流量、水头、水势等信息。通过POI点位辅以弹窗进行数据信息展示，点击单个POI 点位可以拉近镜头，查看实景效果。
2.2告警水情
精细测报：通过获取气象六要素的高分辨率、高精准度智能网格预报，进行气象实况监测、预报、灾害预警以及历史气象数据分析，并在不同气象条件下对电站、水文站、水库以及厂区等孪生场景进行同步仿真。
灾害推演：经过精细测报得到的灾害预警信息，在孪生场景中以三维地形和不同水位模拟灾害行为的时空变化及水体形态，实时动态展现流域变化过程以及灾害对周边环境所带来的影响，直观展示不同时刻重要点位的水位信息和洪水淹没情况，为防洪救灾提供重要的决策依据。
灾害防御：根据模拟预演结果，模拟险情状态、定位出险位置、发布响应信息、调拨应急物资、模拟处置效果等功能，实现应急预案的数字化应用和现场处置方案智能推荐。根据评估分析或经验，对潜在的、可能发生的或已经发生的突发事件的类别和影响程度而事先制定应急处置方案。
应急会商：当险情发生时，需要多方力量进行应急联动，平台集成了多源能力供应急调用，包括救援力量（救援队伍、专家库）、现场实况（视频监控、交通）、应急责任人（应急联系人、气象信息员）、预案联动、信息发送、指挥调度等。
3.远控一张图
通过集成水电站现有业务运行系统，实现对水电站集控/远控运行相关的数字化建设，进而为数字孪生水电站生产运营提供服务，提升水电站智能运控能力。
4.售电一张图
结合区域雨水情（水位、流量等）数据，通过算法模型分析上游来水情况，是否满足机组满发，进而进行发电预测。同时结合降雨情况，判断是否有暴雨、洪峰会导致停机问题，影响交易。
基于此可帮助发电厂制定发电计划，精确规划机组出力，结合电力交易系统帮助电厂电力中长期与现货市场，获取市场化收益。
5.资产管理
平台提供水电站坝区-水工建筑-内部结构-关键设备等不同资产的三维可视化能力，能够在不同场景下对不同的目标对象，能够通过点击交互查看资产静态信息和动态数据。
同时，还提供基于数字孪生场景的资产查询定位和基于三维空间的资产信息统计功能，实现资产的可视化管理，为运维人员提供高效管理手段。
6.告警信息管理
平台实现不同业务系统告警信息的统一接入，并提供规则处理，对各类告警事件进行过滤、压缩处理，实现告警信息集中管理。
同时，按照专业不同构建各专业的分告警看台，为不同人员提供不同的监测看板，实现管理聚焦。告警数据支持与数字孪生场景联动，通过告警标牌、指示灯闪烁等方式，实现告警对象空间定位，以及联动工单系统直接派单，提升故障定位和处置效率。
来源： 漂视数字孪生世界
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