7月2日，大雨過后，河北省正定縣曲陽橋鎮曲陽橋村外的田野里，麥茬間新長出的玉米幼苗綠意盈盈。充足的雨水讓持續多天的灌溉停了下來，國網河北省電力有限公司的“電力看水資源”平臺上，該公司供區內農灌機井的日用電量從6000萬千瓦時回落到1000萬千瓦時。
2020年，國網河北電力自主研發“電力看水資源”平臺，在全國率先打造“以電折水”應用示范項目，解決了農業水資源利用缺乏精準計量的問題。截至目前，國網河北電力通過“以電折水”應用示范，為河北省水利部門省去購買水表等的投資金額30余億元，并在國家重大科技支撐計劃項目“渤海糧倉”科技示范工程中助力每畝土地年均節水40噸，共識別超限額用水機井7428眼，為一系列節水、護水政策制定提供了詳細的數據支撐。
用電數據折算灌溉用水量
華北平原是我國人口數量最多的平原，水資源時空分布不均、供需矛盾突出等問題在這片土地上由來已久，多年地下水超采更讓遼闊的華北平原成為巨大的“漏斗區”。
容城縣供電公司員工走訪調研農業園灌溉情況。章艷芳 攝
華北平原也是我國糧食的主產區之一。2013年，國家重大科技支撐計劃項目——“渤海糧倉”科技示范工程啟動，如何高效利用農業水資源是工程的重要課題。
“我們花了十幾年的時間，引導種植戶將冬季灌溉冬小麥的次數從3次減少到2次，節水成效顯著。但是節水量有多少，灌溉用水量還能壓減多少，并沒有確切數字。很多時候，我們的節水灌溉策略成了‘空中樓閣’。”中國科學院遺傳與發育生物學研究所農業資源研究中心副研究員齊永青說。
當研究人員把統計農業節水數據的目光始終聚焦在“水”上面時，與農業灌溉緊密相連的“電”有了新的突破：2007年，國網河北電力供區內實現“井井通電、戶戶持卡”;2017年，全部機井完成電氣化升級;如今，農業灌溉機井實現智能電表全覆蓋。
一面是強烈的用水計量需求，一面是完備的灌溉用電計量體系，能不能通過用電數據折算出農業灌溉用水量?
2016年，國網河北電力營銷服務中心專責李飛和齊永青見面溝通后，發現科研項目試驗基地地下水水位相對固定，利用灌溉機井的用電量和功率就可以折算出取水量。但是科研項目的難點在于試驗用的智能電表大多裝在野外，通信數據傳輸不穩定，難以遠程收集試驗數據。
李飛和研究人員一起到農業資源研究中心設在南皮縣的試驗基地，了解農田通信信號特點，開展通信模塊空域、時域、頻域信號特性測試。
最終，李飛和團隊成員研發出灌溉智能電表、農業灌溉費控終端通信模塊程序一致性比對裝置。該裝置可在電表采集現場即插即用，還可以實時甄別不同通信運營商信號強弱，優化數據傳輸質量。
“以電折水”從設想變成現實
河北是農業大省，農業用水量占全社會用水量的60%左右，主要以地下水作為供水水源。多年來，農業灌溉取水計量一直是水資源管理的難點。
國網河北電力營銷服務中心員工向前來參觀的清華大學學生講解“以電折水”原理。李兵 攝
“以電折水”研究成果讓解決這個難題有了思路。2016年，河北省水利廳找到國網河北電力，希望對農業灌溉機井進行“以電折水”計量。
“以電折水”范圍從一個科研項目擴大到全省，工作量陡然增加，對折算精準度也提出了更高的要求。
1千瓦時電到底能抽出多少立方米的水?電量確定后，是不是就能直接折算水量?
地下水水位、地形條件都直接影響著折算結果的精準度。2017～2019年，國網河北電力營銷服務中心配合河北省水利廳在河北南部地區選定1700余眼農業灌溉機井，同步測量機井取水量和同時段用電量，逐一核算確定不同地域的折水系數。
2017年3月1日，《河北省農業用水以電折水計量實施細則(試行)》印發實施，指出種植業取用地下水未安裝取水計量設施的地區，通過“按電計量、以電折水”的方式核定水量。
2020年，國網河北電力作為試點單位，開發了“電力看水資源”平臺，大量研究數據在平臺上匯聚。
2021年4月9日，河北省水利廳和國網河北電力簽署戰略合作協議，“以電折水”技術在農業灌溉取水計量中全面落地實施，一系列工作在全省迅速鋪開。
國網河北電力基于“井井通電”“一井一碼”建設成果，采用“智能識別+現場核查”方式，在短短幾個月內，將供區內68萬余眼農灌機井水電檔案匹配到村、關聯到戶，并與河北省水利廳建立水-電檔案信息共享交互機制，實現了水-電檔案信息實時動態更新。
“以電折水”從設想變成現實，不僅為政府部門提供了精準的數據支撐，還為水利部門節約購買水表等的投資金額30余億元。2022年，國網河北電力推出的“以電折水”計量法在山東、河南等10個省推廣。
數據計量準確度再提高
探索的腳步并沒有停下。國網河北電力營銷服務中心技術開發與數字化室專責李夢宇帶著團隊在進一步提升“以電折水”計量精準度上下功夫。
2021年，正定縣正定鎮西邢家莊村被選定為“農業灌溉用水量遙感監測”試點項目的地面校驗樣本村。李夢宇和團隊成員對村里33眼農業灌溉機井取水量采用“以電折水”方式計量，河北省水利廳同時為機井加裝了計量水表。
國網河北電力營銷服務中心員工進行“以電折水”數據分析。李兵 攝
通過對比3年的“以電折水”計量和水表計量結果，“以電折水”計量法的偏差率從2021年的10.1%下降到2023年的1.5%。
在試驗過程中，李夢宇和團隊成員發現當數據樣本豐富后，新的問題又出現了。以正定縣“以電折水”示范區為例，9738戶電力客戶中，有129戶混合農業灌溉客戶、484戶非農業取水客戶。只有精準地識別哪些是農業灌溉客戶、農業灌溉電量有多少，才能為水資源精細化管理提供有效的數據支撐。
團隊以農灌電表為基本單位，依托“電力看水資源”平臺數據，一方面結合農灌機井負荷變化規律，建立農業灌溉客戶綜合識別分析模型，精準識別混合用電客戶，通過抽樣現場驗證，讓模型識別準確率達到93%;另一方面，針對一臺電表同時計量農灌用電和非農業生產用電的問題，挖掘不同用電類型特征，構建了混合灌溉電量占比測算模型，精準提取農灌機井用電量，模型識別準確率超過95%。
“電力看水資源”平臺實現了對68萬眼農灌機井用水數據在線精準監測。目前，“以電折水”監測結果被納入河北省水利廳水資源管理月報，為水利部門開展水資源精細化管理提供數據支撐。“電力看水資源”平臺應用以來，已累計識別超限額用水機井7428眼。
據測算，精準數據支撐下的節水灌溉技術在全省推廣后每年還可節水1.1億噸。
6月14日，水利部與國家電網有限公司簽署戰略合作框架協議，將進一步深化“水利+電力”政企合作，構建電力大數據多樣化水利應用場景，助力各地用好水資源
