▲南市水廠數字孿生平臺。（采訪對象供圖）

在清晨第一縷陽光映襯下，南市水廠屋頂上一排排整齊劃一的太陽能電池板，正如黑珍珠般熠熠生輝。

南市水廠坐落于黃浦江畔，在百年歷程中，每一步發展都踏在時代的浪尖上：第一座中國人自主建設的水廠，上海第一家完成深度處理改造的水廠……如今，南市水廠又開創行業先河——上海第一家采用光伏發電的綠色水廠，也是上海第一家正在進行數字化轉型的智慧水廠。

在看不見的一端，占地2600平方米的光伏發電系統輸送著清潔能源，直接匯入車間的配電室中“即發即用、余電上網”，實現了綠色低碳的生產模式。

從現實到虛擬

轉型中的兩個賽道同頻共振

抓住“雙碳”機遇，激發綠色發展活力。上海城投水務集團積極探索，重點突破水務行業的碳減排困境，尋求符合特大型城市供水特點的綠色模式。

選擇光伏發電技術實現第二能源，百年水廠欲闖出新路。

在南市水廠廠長李柱看來，這雖然是一項成熟的綠色能源技術，但在凈水廠的應用案例極為有限，里面的門道可不少。其關鍵之處在于，在確保安全生產、水質保障的前提下，南市水廠專攻供電系統的安全與穩定。提質、增效，無數個日日夜夜的努力，讓光伏項目安度磨合期。據統計，這一光伏項目每年發電量大約26萬度，有效降低了水廠外網用電負荷。

這樣的實踐正在上海依次鋪開。市水務部門多次召開水廠光伏發電項目技術研討會，建議吸取已建水廠經驗，強化建設和運營管理，推動供水行業綠色低碳技術研發與應用。

記者了解到，2022年底，竹園污水處理分公司提標改造二沉池區域3兆瓦光伏發電示范項目順利并網，標志著竹園污水二廠分布式光伏發電示范項目一期工程的7.1兆瓦光伏項目全面實現并網發電。

事實上，光伏發電項目是南市水廠綠色轉身的一大標志性節點。以數字治理賦能水廠管理，提高市民用水感受，讓過去“靠經驗吃飯”的傳統行業也用上數字化的“智慧大腦”。

這個故事還要從2019年說起。上海城投水務集團提出在黃浦區設立“供水示范區”，以期通過新一代的數字化技術和業務流程再造，實現供水全鏈條的協同智能制造目標。基于此，南市水廠開始了智慧水廠的升級改造。2021年10月，上海首家數字孿生水廠系統在南市水廠正式上線。到2022年底，第一階段建設任務宣告完成。

在南市水廠控制中心，最吸引人的就是一塊超大屏幕，展示了與現實水廠一模一樣的“虛擬水廠”，與生產息息相關的構筑物、道路、各類生產設備清晰可辨。這一切的背后，是依托Unity3D技術和現場掃描方式的超精細三維建模，數字化復原了水廠內看得見的設施設備和看不見的管道系統。

對此，李柱進一步解讀：“我們構建的不僅是物理水廠的數字模型，還對接了大量實時的生產數據和設備信息。可以說，數字水廠是和現實水廠同步運行的，是有生命的。”

從精細到精益

走好生態優先綠色發展之路

在數字水廠，南市水廠升級再造業務流程，以孿生和仿真2個主題打造了8項功能，實現了管理智能化、精細化。

比如供水壓力穩定，通過發揮數字孿生平臺的作用，結合供水管網模型、水廠調度模型等數字化技術，實現了全自動水平衡調度模式。如此一來，水廠就能快速、精準地獲得管網用戶合理的需水壓力，時時計算水廠的出廠壓力、流量和機泵的變頻運行數據，實現“響應快、調節穩、效果好”的特點，保障出廠壓力的穩定性。

同時，該模型還可以對廠內從原水到過程水到出廠水的智能計算和推送，以“節能、高效、穩定”為目標快速推送最優化調度方式并實現了自動調節，讓運行調度工程師工作更省力、更精準。

“機器換人”是當前智能制造的主流方向之一，南市水廠也開動腦筋。在35千伏高配間安裝了兩套軌道式巡檢機器人，在硫酸銨投加間安裝了輪式機器人，通過將先進的圖像識別技術、智能的感知設備加載到智能巡檢系統中，并結合生產控制系統，實現了機器人巡檢功能的充分利用，大大減輕了工人的巡檢工作量，解放了生產力，同時也提高了生產安全水平。

同時，數字水廠還對水廠內各工藝段設備和儀表的用電情況進行了統計分析，對耗電量較大的設備，在滿足水量、水壓的基礎上，通過優化運行模式，最大限度降低設備能耗，實現效率提升。

從數字水廠上線當年的數據看，南市水廠在生產水量增加8.66%的基礎上，制水用電單耗下降了4.1%，出水用電單耗下降了8.69%，各類藥劑投加平均減少了2.6%，砂濾池平均反沖洗周期延長了10%，充分體現了數字化在提升運維管理能力的同時帶來節能減排顯著福利。

接下來，南市水廠將進一步挖掘數據的價值、發揮人工智能的作用，邁向更高層次的智慧水廠。今年著重圍繞水質模型（混凝、過濾、臭氧活性炭、泥平衡）、PAM作業無人化車間、智能配電、自動化實驗室等項目，來推動數字水廠繼續在新賽道上領跑。力爭通過兩三年時間，將南市水廠打造成國內第一批星級智慧水廠，實現傳統制造業的轉型升級，更好地為居民提供高品質飲用水。