Уникальная информационная система позволяет эффективно управлять водными ресурсами
Уникальная российская информационная система позволяет оценивать и планировать комплексное использование водных ресурсов рек в интересах людей, энергетики, водного транспорта, рыбного и сельского хозяйства. Ее разработала электроэнергетическая компания РусГидро.
В рамках "Дня искусственного интеллекта" международной выставки-форума "Россия" компания представила информационную систему "Расчет водноэнергетических режимов ГЭС". Она основана на имитационных математических моделях с использованием технологии искусственного интеллекта помогает спланировать режим работы водохранилищ и подготовиться к предстоящему весеннему половодью.
Cогласно данным Росгидромета о запасах воды и снега в бассейне Волги, этой весной объем половодья на Волге и Каме следует ожидать выше нормы. Специалисты заложили в информационную систему десятки прогнозных и фактических параметров и рассчитали различные сценарии прохождения половодья. ГЭС уже подготовились к паводку - оборудование отремонтировано, энергетики провели сотни тренировок действий в самое горячее для них время.
С информационной системой в компании работают уже много лет, но ее развитие и совершенствование не останавливается. "Задача по автоматизированному расчету водно-энергетических режимов для ГЭС решается в компании давно, - говорит заместитель генерального директора РусГидро Александр Чариков. - На примере развития системы "Расчет водноэнергетических режимов ГЭС" можно наблюдать и в целом развитие ИТ-отрасли. За 10 лет мы перешли от автоматизации простых алгоритмов расчета к сложнейшей самообучающейся математической модели, которая совместно с технологиями искусственного интеллекта позволила повысить точность прогнозирования".
От этого зависит не только работа ГЭС, но и деятельность всех пользователей воды рек, которой пользуются все. Физически ее распределением во многом занимаются именно гидроэлектростанции, потому что их водохранилища - крупнейшие аккумуляторы водных ресурсов.
Например, на Волге и Каме стоят 12 ГЭС с водохранилищами, и здесь необходимо учитывать очень много интересов разных отраслей - водоснабжение, водный транспорт, рыбное и сельское хозяйство, энергетика, защита от наводнений. Система считает, анализирует и дает предложения по оптимальному водно-энергетическому режиму, учитывая интересы всех участников экосистемы.
"Режимом работы всех наших гидроузлов в части воды управляют Росводресурсы, они решают, какой объем воды пропустить, до каких уровней наполнить водохранилища, - объясняет начальник управления режимов департамента эксплуатации РусГидро Сергей Никифоров. - Выполняя расчеты в системе, мы действуем в интересах РусГидро и водопользователей. Аргументированно, на основе данных системы объясняем, как было бы правильно выстроить водный режим, чтобы наши ГЭС обеспечили наиболее полное использование водных ресурсов, но при этом комфортно было бы работать и водному транспорту, и сельскому хозяйству. Мы понимаем, что какими бы ни были наши пожелания, Росморречфлот, к примеру, потребует наполнения водохранилищ до минимальных навигационных уровней к началу навигации, поэтому закладываем эти данные в систему заранее".
Информационная система учитывает и географические особенности водных экосистем. В Сибири, например, интересы энергетиков стоят на первом месте, так как выработка электроэнергии на ГЭС региона составляет около ее половины. В центральной части России на первом месте - водоснабжение и рыбное хозяйство, затем речной транспорт - навигация здесь активная. Энергетики здесь - в последних рядах, в том числе и потому, что ГЭС производят всего примерно 12 процентов электроэнергии. На Дальнем Востоке другие условия - там уровень рек зависит, в основном, не от таяния снегов, а от выпавших летом осадков. Регион до сих пор помнит сильнейшие наводнения в Благовещенске, Хабаровске, Комсомольске-на-Амуре. Здесь гидроэнергетики к сезону летних муссонов практически полностью опустошают водохранилища, чтобы сдержать в них ливневую воду, защитить регионы Приамурья от наводнений и минимизировать ущерб. Система позволяет прогнозировать, какие значения уровня воды ожидаются при тех или иных сценариях и прогнозных данных, как заполнять водохранилища, когда открывать водосбросные сооружения ГЭС, когда оповещать население об угрозе наводнения.
"У системы три периода прогнозирования. Краткосрочный - от суток до декады. Среднесрочный - от декады до года. Долгосрочный - от года и на 20 лет вперед. Можно просчитать прогноз даже на 200 лет, - говорит директор департамента эксплуатации Алексей Дудин. - В гидроэнергетике точные расчеты - жизненная необходимость. Режимы работы водохранилищ прописаны в нормативных документах: на какую дату сколько воды должно быть в водохранилище, т.е. сколько воды нужно накопить или, наоборот, пропустить. Рассчитывается это на основе статистических данных наблюдений за притоком воды, которые в большинстве своем ведутся уже более 120 лет".
Сейчас - важный период для Волги, говорят гидроэнергетики. Каждый год в апреле-мае необходимо произвести спецпопуск 25- 27 тысяч кубометров воды в секунду, потом 16-19 тысяч кубометров в секунду. Спецпопуск - повышенный сброс через нижневолжские ГЭС - нужен, чтобы обеспечить равномерное насыщение водой всех сельхозугодий, всех ериков (каналов) Нижней Волги. "Большая вода" должна зайти и в протоки дельты Волги, где идет нерест. Затем пропуск воды искусственно снижается, чтобы рыба спокойно могла отметать икру.
Большие объемы пропуска осуществляются в том числе и за счет сбросов, минующих турбины ГЭС, электроэнергия при этом не вырабатывается.
"Именно поэтому необходимо как можно точнее моделировать ситуацию, - говорит профессор Национального исследовательского университета "МЭИ", доктор технических наук Михаил Тягунов, который принимал участие в создании аналогичной информационной системы. - Но прогноз и пожелания каждого из участников водохозяйственного комплекса никогда не совпадают с прогнозом других участников. Согласовывает их потребности Межведомственная рабочая группа, которой все участники предоставляют свои расчеты. Во внимание принимаются те, в которых участник учитывает и чужие потребности, чтобы было как можно меньше противоречий. Но они все равно возникают. Как при этом определяется приоритет потребностей в воде разных участников комплекса? На Волге физически управляет водой компания РусГидро, которая открывает и закрывает затворы, увеличивая и уменьшая пропуск воды. Но в результате самый последней в приоритетном списке на воду остается она сама. Нормативы на использование воды выдают не только Росводресурсы. Есть еще Системный оператор, он устанавливает энергетикам мощность, которую они должны выдать для безаварийной работы энергосистемы. И как бы ни старались гидроэнергетики получить доход от электроэнергии, они, с одной стороны, ограничены ресурсом по воде, определенным Росводресурсами, а с другой - величиной производимой мощности, которую задает Системный оператор. Принимать решения приходится в этом узком диапазоне".
На гидроэнергетику приходится около 20 процентов всей вырабатываемой в России электроэнергии. В некоторых регионах - например, в большинстве республик Северного Кавказа, Магаданской области - 90 процентов электроэнергии вырабатывают именно ГЭС. Именно поэтому информационная система "Расчет водноэнергетических режимов ГЭС" - важная и неотъемлемая часть этой экосистемы, которая обеспечивает эффективное управление ею и максимально безопасное ее существование.
