“產研結合”在流域梯級調度中的探索應用

張陽 黃趾東 華小軍

摘 要：隨著“雙碳”目標提出，電力市場改革持續推進，長江干流梯級水庫調度逐步進入精細化時代，長江電力三峽梯調堅持創新驅動發展，積極向“生產研究型”單位轉型，對“產研結合”模式在長江干流梯級水庫優化調度中的應用進行了深入探索，并取得了初步應用成果。

關鍵詞：產研結合；梯級調度；企業轉型

中圖法分類號：C931.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A

隨著長江經濟帶高質量發展深入推進、電力市場化改革進入深水區，新一輪科技革命和產業變革加速演進，加之大數據、人工智能等新技術在梯級水庫調度中的應用不斷深入，對梯級水庫綜合效益和水電企業發電效益產生了較大影響。

近年來，隨著烏東德、白鶴灘兩座巨型電站逐步投產發電，長江干流梯級水庫群“六庫聯調”新格局基本形成，給流域梯級調度管理帶來了新挑戰。

長江電力股份有限公司下屬三峽梯級調度中心（簡稱“三峽梯調”）作為葛洲壩、三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德梯級六庫的生產調度單位，響應國家科技創新戰略部署，堅持創新驅動發展，創新性提出“生產型”向“生產研究型”單位轉型，積極推動“產研結合”模式[1]在梯級調度中的應用實踐，從無到有建設了省級重點實驗室科創平臺，打通了產研一體化的業務鏈條，顯著增強了梯級聯合調度[2]核心能力和水資源利用研究核心能力。

1 基本內涵

三峽梯調“產研結合”是以核心能力、科研水平、成果應用為驅動，以組織機構、人才隊伍、機制變革為保障的模式。即聚焦生產一線、聚焦行業難題、聚焦核心能力建設，建立滿足大水電聯合優化調度[3]的科研體系，匯聚一批國內頂尖的研發團隊，聚力攻克梯級聯合調度、水資源綜合利用、水旱災害防御、智慧流域等領域的重點問題和關鍵技術，以滿足“六庫聯調”新格局和長江經濟帶綠色高質量發展戰略的需求。

2 主要做法

2.1 完善體制機制，支撐“生產研究型”單位高質量轉型

（1）落實組織保障，打造重量級科研平臺。一是創建省級重點實驗室。2020年，“智慧長江與水電科學湖北省重點實驗室”獲批成立，是國內首個依托企業開展水電科學研究的省級重點實驗室。2022年，成功申報博士后科研工作站，為科研人才培養、自主科研創新提供了有力支撐。由此，三峽梯調成為長江水資源利用研究和梯級聯合調度的重量級平臺。二是健全實驗室管理體系。成立學術委員會和管理委員會，為實驗室建設掌舵領航；先后出臺《實驗室管理辦法》等多項管理制度，健全完善實驗室制度體系；制定實驗室五年發展規劃，明晰了未來發展思路。三是優化科研工作管理流程。及時完成實驗室、博士后科研工作站的管理機構——水資源研究中心的“三定”人事優化調整等各項工作，并逐步開展去行政化工作，優化管理流程，為開展科研攻關增效賦能。

（2）落實人才保障，外引內培壯大人才隊伍。一是持續引進行業高端人才。全職引進行業知名學者擔任首席研究員，為科研工作“問診把脈”；與國內知名高校、科研機構廣泛開展合作，通過訪學研修等形式，引進一批高端科研人才，進一步充實科研團隊。二是引進成熟科研人才。發揮實驗室平臺優勢，廣泛吸引院士、外籍院士、行業專家等參與課題研究及實驗室建設；通過項目共研等形式，吸引50余名專業技術人員參與水資源利用科學研究與創新，加速成果產出和應用。三是培養多能復合人才。打通生產人員與科研人員流動通道，選拔技術能力強、科研興趣濃厚的員工到科研崗位，將工作經驗、生產實際問題深度帶入研究工作，推動解決實際問題。四是培育青年技術骨干。積極引導青年員工結合生產任務開展科研，創新實施新進員工帶課題研究培養機制[4]，將生產技術問題轉化為員工研究內容；與高校開展研究生聯合培養工作，針對性培養急需科研人才，充實后備梯隊。

（3）落實體制保障，創新產研工作機制。一是設立開放研究基金。結合電力生產和梯級調度難點問題和研究需要，設置開放基金和開放課題，吸引和資助國內外優秀人才開展研究，提高學術水平和科研實力。首期開放基金吸引20家高校和科研院所申報45個研究項目，反響巨大。二是開展“短期共研”。探索建立常態化“短期共研”機制，提升科研成果產出的數量和質量；與高校和科研院所建立實驗室聯盟，充分發揮整體科研能力，形成“產、學、研”結合高效創新體系，先后在行業新政策研究、新方法新模型應用、三峽庫區WRF-Hydro建模、降雨徑流模型模塊化評估等方面取得系列成果。三是建立科研考核機制。堅持價值創造，制定了《科研工作績效考核實施細則》，建立市場化科研人才管理與考核機制，形成行之有效的激勵約束機制，確保科研人才能引得進、留得住、用得好。

2.2 堅持創新驅動，推動“產研結合”落地見效

以產促研，提高水資源研究水平。一是積極承擔科研課題及項目。堅持目標導向、需求導向，強化新技術、新理論在水電科學上的應用，2020年以來先后申報或實施國家重點研發計劃、國家自然科學基金青年項目、長江水科學研究聯合基金課題等44項，年增速達30%。其中牽頭開展的“長江上游巨型電站群水電調度運行決策支持關鍵技術”獲得首屆長江科學技術獎唯一特等獎并入選2022年度水利先進實用技術重點推廣指導目錄；國家重點研發計劃“長江上游梯級水庫群多目標聯合調度技術”“長江上游基于水庫群的流域一體化水資源利用”高分通過綜合績效評價，獲得高度認可。二是聚焦主責主業開展自主科研。聚焦水庫調度運行，強化新技術、新理論在水資源利用研究上的應用，自主開展了大量的基礎研究，形成了三峽水庫水面線預測模型、中長期徑流預報模型、中長期多目標優化調度模型、衛星遙感數據制圖與產品分析工具等8項成果組成的產品集，助力掌握長江干流水庫調度規律。利用人工神經網絡、機器學習和知識圖譜等新技術，開發了調度運行管理系統、氣象變化對負荷影響分析系統等信息化平臺，進一步豐富科研工作成果。

（3）以研助產，推動科研成果落地。一是加強生產及科研人員交流。科研人員在汛期全程參與氣象預報、調度會商等生產工作，定期參與生產技術交流會議，以科研成果指導實際生產；同時讓熟悉生產痛點難點的生產人員通過科研項目的形式參與科研，實現深度融合、相互促進。二是加強成果應用。積極推動研究任務轉化為實際成果，相似降雨和水文預報模型研究、電站群長中短嵌套優化調度等一批研究成果已應用于生產實際。其中“巨型水庫群經濟運行關鍵技術研究與應用”等系列成果成功在10余家單位推廣應用，取得了較好的防洪和經濟效益；開發的三峽—葛洲壩梯級超短期水位預測模型，提前24 h預測三峽壩前最低點水位，預測誤差僅為4.4 cm，提供分鐘級響應的動態精細化庫水位預測服務，有力支撐關鍵期梯級水庫水位精確控制。三是打造核心產品。面向流域調度決策者，開發建設智慧長江決策支持系統，著力打造一個集水庫群優化調度、水風光一體化調度、市場交易決策及應急調度等功能于一體的系統平臺，形成具有較大影響力、自主可控的調度決策品牌產品。

（3）產研結合，打造預報調度核心能力。一是打造全流域信息收集與處理能力。針對生產所需信息，研發國內水電企業規模最大的水情遙測系統，能夠實時采集分析1 400多個水雨情站點、2萬多個氣象站的信息，10 min內完成長江流域水雨情信息收集，實現對長江上游100萬km2水雨情的有效監控。二是打造面向長江上游及受電區域的水文氣象預測預報能力。利用先進預報技術建設了國內領先的水文氣象監測預報系統，建成涵蓋數據收集與處理、預報制作和發布、產品檢驗與評估全鏈條氣象預報業務體系[5]，實現流域大分區面雨量預報到精細化定量化網格降水預報，以及受電區域氣溫、天氣的格點化預報，預見期由過去2 d延長到10 d，三峽水庫更是實現30 d的逐日過程預報，預報精度達到行業領先水平，24 h暴雨預報精度提升25%以上，溪洛渡、三峽來水月滾動預報精度平均達到90%；年度來水預報精度平均達83%。三峽電站發電耗水率逐年降低至4.3 m3/kW·h。2021年梯級六庫年度棄水率僅為0.01%，創歷史新低。三是培育調度決策支持能力。堅持產研結合，將研究成果深度應用到調度支撐系統建設中，開發建設長江流域控制性水利工程綜合調度支持系統三峽集團子系統、“水調、電調、氣象”三大關鍵調度系統、輔助值班機器人、全景智慧展示系統等自動化系統，明顯提升了預報調度核心能力。立足梯級水庫聯合調度，主動適應電力市場化改革，應用大數據、云計算等前沿科技，自主研發水庫調度決策支持系統，并在汛期預報會商、洪水調度中得到充分應用，促進梯級調度向智慧化跨越。

得益于“產研結合”對核心能力的促進作用，在應對2020年三峽建庫以來75 000 m3/s最大洪峰的過程中，洪水趨勢預警長達10 d以上，洪峰預見期達到60 h，峰現時間預報“零誤差”。在發電方面，三峽、葛洲壩、溪洛渡、向家壩四座電站近3年年發電量均超2 140億kW·h，較設計發電量多100余億kW·h，其中2020年發電量2 269.3億kW·h，創歷史新高；三峽2020年、2021年連續兩年超1 000億kW·h，分別為歷史最高、次高。在生態補水方面，及時增大出庫流量補水，有效應對2022年長江流域嚴重干旱和長江口咸潮，保證取水安全；連續12年開展促進長江中下游“四大家魚”自然繁殖的生態調度，尤其是2022年梯級電站共開展17次生態調度試驗，創歷史新高，期間宜都斷面魚類總產卵規模達157億粒，其中“四大家魚”產卵近89億粒，創最高記錄。

3 結語

自“產研結合”模式提出以來，取得了一系列技術成果，大水電聯合優化調度科研體系進一步完善，顯著提升了梯級水庫聯合調度核心能力，電站群優化調度求解速度跨越式提升，為抗擊長江洪水保護長江安瀾，精細調度梯級電站保障能源供應，抵御長江流域極端嚴重干旱保障供水安全，開展生態調度助力長江生態修護保護等提供了重要技術支撐。

經過探索實踐，產研結合的發展思路進一步清晰，對傳統電力生產單位科技創新、轉型發展具有較強的指導意義和推廣應用價值。“產研結合”在梯級調度領域尚處于發展階段，在既有管理機制約束、科研平臺及人員高效管理、科研成果產出及應用等方面還有部分難題需要攻克。未來將在管理體系改革、人才隊伍建設、科研成果產出等方面大力攻關，打造更高層次的科研平臺，加快引進并培養一批核心科研人員，聚焦核心業務加強關鍵核心技術攻關，重點打造并輸出一批核心科研產品，集中力量打造水資源高效利用技術創新策源地，為“產研結合”在梯級調度中的應用提供更優方案。

參考文獻：

[1]趙春明，史建玲.產研結合的困境與出路[J].企業管理，2015（4）：6-11.

[2]楊瓊.三峽梯級水庫聯合調度經濟效益分析[J].水電與新能源，2007（6）：3-5.

[3]覃暉，周建中，肖舸，等.梯級水電站多目標發電優化調度[J].水科學進展，2010（3）：377-384.

[4]趙云發，張立平，王錦瑞，等.三峽梯調的“四型人才”培養實踐[J].企業文明，2019（12）：38-39.

[5]傅希德，范宏飛，劉荃，等.三峽水庫梯級調度專業氣象服務業務系統[J].人民長江，2009（20）：1-4.

Exploratory Application of Combining Production and Research to Cascade Dispatching of River Basin

ZHANG Yang，HUANG Zhidong，HUA Xiaojun

（Three Gorges Dispatch and Communication Center，China Yangtze Power Co.，Ltd.，Yichang 443000，China）

Abstract：With the proposal of the “Dual-carbon” goal and the continuous advancement of power market reform，the cascade reservoir dispatching in the mainstream of Yangtze River has gradually entered the era of refinement. In response to the strategic deployment of scientific and technological innovation，the Three Gorges Cascade Dispatch and Communication Center actively transformed towards the combination of production and research in the meantime of adhering to innovation-driven principle. It has achieved preliminarily results in applying the mode of “combining production and research” to the optimal dispatching of cascade reservoirs in the mainstream of Yangtze River.

Key words：combination of production and research；cascade dispatching；enterprise transformation