客座博文作者：
安德烈·厄勒博士， Aquanty公司
高级气候科学家
加拿大是世界领先的水力发电生产国之一，超过60%的电力来自水力发电。长期以来，水力发电一直是加拿大清洁能源战略的基石，它是一种可再生、低碳的能源，既支持经济增长，又履行了应对气候变化的承诺。然而，气候变化的影响日益加剧，正在重塑支撑水力发电的水文系统。山区积雪减少、草原部分地区长期干旱、季节性径流模式改变以及全国各地极端降雨事件频发，都在改变着水资源的供应时间和地点。这些变化导致加拿大许多流域的入流可靠性下降，使得运营者更难预测在最需要水的时候究竟有多少水可用。
对于水电运营商而言，这些变化给日常运营和长期规划都带来了不确定性。其中一个核心挑战是信心。如果一家电力公司今天正在设计或升级一座水电站——预计使用寿命为50至100年——它能否依靠历史水文模式来预测未来的能源产量，并确保该资产在其整个生命周期内的财务可行性？这些变化可能意味着干旱年份发电量减少，丰水年份防洪压力加大，以及在平衡电力生产与生态和社区用水需求方面变得更加复杂。历史水文数据已不再适用。气候变化正以前所未有的方式改变着加拿大的水循环，这需要新的工具，这些工具不仅要依赖过去，还要考虑未来气候变暖的物理规律。为了保持韧性，运营商需要超越历史数据的前瞻性洞察；而这正是先进建模方法能够发挥关键作用的地方。
从历史数据到面向未来的规划
通过应用先进的基于物理的水文模型，Aquanty 提供量身定制的气候变化影响分析，使加拿大水坝运营商能够预见未来，在不确定性面前进行规划、适应和发展。
HydroGeoSphere并非依赖历史数据进行推断，而是让运营商能够基于物理现实进行预测，从而为水库设计、发电容量、许可证发放、基础设施升级和长期资源规划等方面的决策提供科学依据。HydroGeoSphere是全球公认的领先的综合水文建模平台之一，拥有二十年的科学验证和部署经验，广泛应用于加拿大水电系统典型的复杂寒冷地区和山区环境。
然而，尽管长期规划需要可靠的水文模拟，但中短期运行却依赖于近乎实时的预测。水库管理人员每天都必须决定蓄水量和放水时间——需要在维持发电能力、降低溢流风险、避免洪水、保护下游社区和维持生态流量之间取得平衡。这些决策高度依赖于准确的天气和流量预测，而这些预测必须反映快速变化的水文状况。
为了满足这些运营需求，Aquanty 开发了 HydroSphereAI，这是一款基于机器学习的径流预测系统。该系统整合了实时气候数据、流域状况以及径流生成物理规律，能够提供数天至数周的高精度预测。这种预测能力有助于制定更明智的运营决策，例如使发电量与市场状况相匹配，以及管理高流量风险。HydroSphereAI 通过在响应速度至关重要的时间尺度上改进水库决策，增强了运营信心。鉴于其卓越贡献，HydroSphereAI 近期荣获 2025 年加拿大水务新技术奖，被誉为加拿大在数据驱动、气候适应型水文预测和水资源管理解决方案领域最具影响力的进步之一。
从被动式水资源管理到主动式水资源管理
HydroGeoSphere 和 HydroSphereAI 相结合，为加拿大水电公司提供了一套互补的工具包。HydroGeoSphere 提供战略规划和气候适应所需的长期流域预测。HydroSphereAI 提供实时智能，以优化日常运营并应对不断变化的环境风险。这种双重功能使水电运营商能够从被动管理转向主动、适应气候变化的决策。
更广泛地说，这些建模和预测工具支持塑造加拿大水电未来的许多优先事项——从加强能源安全和系统可靠性，到实现气候适应，支持原住民和社区的水资源管理，以及确保基础设施投资在长期内保持韧性。
在加拿大，水力发电不仅仅是一种清洁能源，它还与水资源安全、环境保护、渔业保护、原住民水权和社区安全息息相关。随着气候变化持续重塑加拿大的水文系统，以科学为导向的规划和预测变得前所未有的重要。凭借基于物理原理的流域模型和屡获殊荣的运行预测，Aquanty 为水电运营商提供应对不确定性的工具，帮助他们自信地确保当前可靠的电力供应，并为未来几十年制定负责任的规划。
本文为特约撰稿人文章。文中观点仅代表作者个人立场，并不一定反映加拿大水力发电协会的观点。
作者简介
埃尔勒博士是Aquanty 公司的高级气候科学家。 安德烈曾进行 高分辨率气候模拟，研究气候变化 对加拿大各流域水文的影响， 以及 气候变化导致的极端降水变化。他 于2016年 加入Aquanty公司，致力于 研究气候变化对加拿大水资源的影响，并向终端用户提供气候变化影响方面的见解。他同时也是HydroSphereAI项目的负责人，该项目开发了 一种用于径流预测的机器学习算法。
