2018年国家科技进步奖提名项目公示材料

一、项目名称

大渡河流域梯级电站群智慧化建设与运行关键技术

二、提名单位意见

项目针对大渡河流域梯级电站群智慧化建设与运行关键问题，持续开展了10余年的研究，研发了流域大坝与边坡安全监测、预警技术，提出了运行性态实时监控和风险预警技术，实现了流域电站群安全危险源分级动态管控；提出了流域多电站一键调度技术，首次在大型流域调度中实现由单机组“直调”向多电站“一键调”的重大转变；研发了设备健康状态智能诊断技术，实现了设备健康状态由“人工感知”向“智能感知”的转变，开辟了预警设备故障、减少检修冗余的新路径；创建了智慧化工程建设技术，首创了智慧工程理论体系，实现了工程建设由“定性经验管理”向全要素、全方位、全周期“数据驱动管理”的重大转变，梯级电站群建设和运行表明取得了安全、优质、高效地成效。项目获知识产权149项，发表论文291篇，其中SCI、EI收录92篇，出版专著5部，纳入行业标准9项，获省部级特等奖1项、一等奖22项，有力推动了大型流域智慧化建设与运行的理论发展和技术进步。经鉴定，成果达到国际领先水平，已成功应用于双江口、瀑布沟、大岗山、猴子岩等百余座水电工程，应用工程曾获国际里程碑工程奖、詹天佑奖和中国电力优质工程奖等重要奖项，并在国家能源集团（原中国国电集团公司）和四川省国资委系统推广，产生直接经济效益116亿元，应用前景广阔。

提名该项目为2018年度国家科学技术进步奖二等奖。

三、项目简介

我国是世界水电装机、发展前景和开发难度最大的国家，作为水电开发主要形式，流域梯级电站群安全建设运行对、绿色发展关系重大。国内外曾有多座因建管缺陷导致渗漏甚至溃决的案例；俄罗斯萨扬水电站因设备健康状态无法及时诊断，致75人死亡，直接损失130亿美元；美国奥罗维尔水电站因维护和调度不当引起溢洪道破坏，紧急撤离18.8万人。国家能源集团在大渡河流域开发居于主体地位，已建在建电站16座，电站群装机2700万kW，库容158亿m3。在建双江口大坝高达312m，是全球第一高坝，建成的大岗山拱坝210m，地震加速度高达557.5cm/s2，为同类世界最大。随着电站群规模、建成时间和新建电站技术难度的增大，安全风险和调度、维护难度逐渐凸显，急需创新突破，以保障安全，避免灾害，提高效益。项目基于20余项重大科研，历经10余年，形成了流域梯级电站群智慧化建设与运行成套技术并成功推广应用。主要创新包括：

1.大坝与边坡安全管控系统集成与预警技术。首创多因子全要素定量化风险动态评估模型，提出电站群危险源分级管控技术，研发高精度外部变形一体化监测技术，建立流域梯级库坝群安全风险智能管控模型。成功预报并治理重特大地质灾害危险点10处，提前4小时在节日期间预警大渡河中游川藏生命线滑坡体大规模垮塌，避免了高车流情况下的重大生命财产损失。

2.流域多电站一键调度技术。首创多数据源混合同化流域气象预报技术，实现气象水情高分辨率、多时空尺度、自动耦合预报；发明大型梯级水电站间负荷实时智能技术，自动匹配市场需求、梯级来水、设备状况及经济运行等要素，首次实现大型流域调度由单机组直调向多电站一键调的重大转变，每年减少人工负荷调节3万余次。

3.设备健康状态智能诊断技术。研发具有深度学习功能的智能巡检机器人和具有人机交互功能的智能安全帽等产品，实现设备健康状态智能感知化转变；发明基于超球算法的设备健康趋势预警和故障诊断技术，首次实现设备故障早期预警，减少检修冗余，设备等效可用系数大幅提高约10%。

4.智慧化工程建设技术。研发心墙砾石土自动掺合、含水率自动调整配料技术，实现基于流式数据感知的智能精准控制技术突破，首创自适应的个性化碾压无人驾驶技术，开发智慧化工程建设系列技术，成功应用于双江口等电站建设，实现了枢纽全要素、全方位、全周期智慧化建设重大转变，较传统建设模式减员约25%。

获国家专利授权9（其中发明专利27项），软件著作权51项，纳入行业标准9项。获省部级科技奖励30余项，其中特等奖1项、一等奖22项。出版《智慧企业——框架与实践》、《流域梯级水电站群联合优化运行》等5部智慧化建设与运行领域先导性专著，发表学术论文291篇，其中SCI/EI收录92篇。

在大型流域首次全面应用，并在国家能源集团和四川省国资委推广，新增收入94.9亿元，节约投资21.1亿元，增发清洁电量150亿kWh，减排温室气体1300万t，连续安全生产4500余天。推动了大型流域智慧化建设与运行理论发展和技术进步，提升了水利水电科技自主创新能力。

4、客观评价

1．成果评审与鉴定

2015年1月5日，四川省科技厅组织了“大渡河下游梯级电站群变尺度预报一体化技术研究及实施”项目成果鉴定，王浩院士等鉴定专家认为“在大型梯级电站EDC实时动态一体化技术方面达到国际领先水平”。 

2016年6月4日，中国电机工程学会组织了“大渡河下游梯级电站多时间尺度预报一体化技术研究与应用”项目成果鉴定，王浩院士等鉴定专家认为“项目研究成果对于提升流域梯级水电站调度水平具有重要意义”，“在短期降雨预报与季尺度中小洪水预泄调度相结合方面达到国际领先水平”。

2016年8月28日，中国水力发电工程学会组织了“智慧工程管理模型研究与管控平台开发应用”项目成果鉴定，钟登华院士等鉴定专家认为“首次提出了含有风险（偏差）评价体系、事件预警体系、决策（纠偏）体系及考核评价体系的智慧工程管控模式”，“首次提出了适用于水电流域梯级开发建设的智慧工程技术标准体系框架”，“该项研究成果总体达到国际领先水平”。

2017年6月29日，中国水力发电工程学会组织了“国电大渡河流域危险源（点）分级管控体系”运行成果评审，评审专家认为：“取得良好的应用效应”、“充分实现闭环管理”、“危险源（点）分级具有较为完善的原理支撑”、“对安全风险从被动防控向主动防控转变”、“研究成果达到国内外先进水平”。

2017年11月29日，中国企业联合会组织了“国电大渡河公司智慧企业理论研究与应用实践”成果鉴定，潘云鹤院士、钮新强院士、王光谦院士等鉴定专家一致认为：“大渡河公司率先集成开发了涵盖智慧工程、智慧电厂、智慧调度和智慧检修的智慧企业成套关键技术和智能产品”， “国电大渡河公司智慧企业理论研究与应用实践的成果，总体达到国际领先水平，经济和社会效益显著，具有广泛的推广应用前景”。

2．学术评价

项目成果被SCI/EI收录论文92篇，纳入行业标准9项，出版专著5部，授权发明专利27项，实用新型专利71项，软件著作权51项。项目成果多次在国际大坝委员会年会、大坝安全国际研讨会、中国水电风险管理年会等高规格学术会议上受到业界的高度肯定。

3．行业评价

项目有关成果已列入《流域梯级水电站集中控制规程》、《水力发电厂和蓄能泵站机组机械振动的评定》等5部行业标准。

4．工程应用评价

成果应用广泛，效果显著，其成果应用项目获国际堆石坝里程碑工程奖、詹天佑奖和中国电力优质工程奖等。

5．主要科技奖励

项目主要成果已获省部级特等奖1项、一等奖22项。部分重要科技奖励如下：

（1）“强震区高拱坝施工关键技术研究与应用”获2016年度中国施工企业科学技术奖特等奖；

（2）“节能调度机制下大渡河下游梯级电站发电及水沙协调运行方式研究与实施”获2011年度水力发电科学技术奖一等奖；

（3）“瀑布沟高土石坝建坝关键技术研究与应用” 获2013年度水力发电科学技术奖一等奖；

（4）“水电工程高陡边坡稳定性微震监测预警与数值仿真研究”获2014年度岩石力学科技进步奖一等奖；

（5）“大渡河下游梯级电站群变尺度预报一体化技术研究及实施”获2015年度水力发电科学技术奖一等奖；

（6）“基于GNSS/INS集成的大型缆机智能诱导与防撞预警关键技术研究及应用”获2015年度卫星导航定位科技进步奖一等奖；

（7）“智慧工程管控模型与平台在大型水电流域的开发与应用”获2017年度水力发电科学技术奖一等奖；

（8）“超强震区特高拱坝建设关键技术及大岗山工程应用”获2017年度水力发电科学技术奖一等奖；

（9）“高精度地表三维位移监测自动化技术与应用”获 2017年度全国设备管理创新成果一等奖；

（10）“智慧检修设备状态诊断评价系统建设与应用”获2017年度中国智慧电厂创新成果一等奖。

6．社会评价

2016年至2017年，人民日报、新华社、经济日报、人民广播电台、环球时报等30余家和省级主流媒体连续报道了涵盖智慧工程、智慧电厂、智慧调度和智慧检修的大渡河智慧企业建设成果。

2016年，清华大学和四川省企业联合会分别授予项目第一完成单位“管理创新实践基地”和“智慧企业示范基地”称号。

2017年，在智慧企业创新发展论坛上，集成智慧工程、智慧电厂、智慧调度和智慧检修的大渡河智慧企业建设成果受到国资委、四川省、中国企业联合会等高度肯定，获得潘云鹤院士、陈纯院士等专家高度评价，认为项目成果填补了国内外智慧企业的理论空白，有效提升了项目建设与运行管理水平，有力推动了传统水电企业转型升级和数字中国、智慧社会建设，创造了显著的经济效益、社会效益和创新示范效应。

五、推广应用情况

成果已成功应用于双江口、瀑布沟、大岗山、猴子岩等百余座水电工程，并推广应用于安全管控、流域调度、设备检修、工程建设等领域。通过已开具应用证明的应用单位效益统计，应用的经济效益巨大，新增收入94.9亿元，节约投资21.1亿元，增发清洁电量150亿kWh，减排温室气体1300万t。

六、主要知识产权证明目录

为应对大型流域梯级电站群地质灾害频繁、安全事故多发、质量缺陷常见、运行效率不高、技术手段不足等关键难题，国电大渡河流域水电开发有限公司、中国水利水电科学研究院、四川大学、中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司、天津大学和中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司等6家单位以大渡河流域梯级电站群为依托，开展了“大渡河流域梯级电站群智慧化建设与运行关键技术”联合攻关和实践应用工作，合作关系说明如下表：

主要完成人合作关系情况汇总表