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?西南院打造“三站合一”奇跡

來源：中國能源新聞網(wǎng) 時間：2025-04-30 09:36

——Bentley應(yīng)用程序用于創(chuàng)建項目的數(shù)字孿生模型

李施璇

　　白鶴灘水電站位于長江上游，是世界第二大水電站，由16臺單機(jī)容量100萬千瓦的發(fā)電機(jī)組組成。為了更好地將白鶴灘水電站發(fā)出的電能輸送到中國東部地區(qū)7500萬人口，解決東部負(fù)荷中心電力緊缺的問題，提高東部地區(qū)清潔能源占比，減少二氧化碳排放，當(dāng)?shù)卣ㄔO(shè)了布拖±800千伏換流站。如今，白鶴灘水電站產(chǎn)生的電能僅需7秒就輸送到2000多公里外的中國東部地區(qū)。中國電力工程顧問集團(tuán)西南電力設(shè)計院有限公司（以下簡稱“西南院”）在項目中承擔(dān)了規(guī)劃選址和可行性研究，并牽頭完成了工程的勘察設(shè)計工作。

　　為節(jié)約當(dāng)?shù)赝恋刭Y源，西南院采用了“三站合一”建設(shè)方案，將兩個送端換流站與主變電站同址合建，使設(shè)施更加緊湊。通過設(shè)備設(shè)施共用方案，站內(nèi)用地較同類工程合計節(jié)省土地資源約10公頃。建成后的換流站占地63公頃，相當(dāng)于90個標(biāo)準(zhǔn)足球場的面積。

　　在復(fù)雜地形上建造大型設(shè)施

　　為了開發(fā)這一大型復(fù)雜項目，西南院希望將數(shù)字化技術(shù)全面應(yīng)用于規(guī)劃、設(shè)計、施工、制造、運維等階段。理想情況下，變電站的全生命周期內(nèi)都將使用單一的數(shù)字化表示。他們還需要數(shù)字化設(shè)計來選擇合適的場地。換流站規(guī)劃選址區(qū)域的平均海拔高度約2000米，屬于高海拔、高地震烈度地區(qū)，且地貌復(fù)雜多樣，地形崎嶇，峰巒重迭。選址之后，團(tuán)隊需要仔細(xì)核實樁基的長度，以確保能在多變的地形中支撐設(shè)施。

　　團(tuán)隊使用的設(shè)計平臺需要能夠在復(fù)雜、相對緊湊的空間內(nèi)將兩個換流站與主變電站結(jié)合起來，同時滿足嚴(yán)格的國家建筑規(guī)范。此外，許多專業(yè)必須密切合作，以控制成本并與制造商協(xié)調(diào)。舊的設(shè)計技術(shù)已經(jīng)行不通，二維設(shè)計無法驗證三維布局，也不便于多專業(yè)協(xié)同設(shè)計以及設(shè)計數(shù)據(jù)的傳輸。團(tuán)隊早期曾嘗試使用其他三維解決方案，但無法精確定位三維模型，也不足以支撐大型項目的數(shù)據(jù)量。西南院需要足夠強(qiáng)大且靈活的解決方案來幫助他們克服所有挑戰(zhàn)并滿足要求。

　　利用數(shù)字孿生改進(jìn)設(shè)計

　　該公司很快確定了Bentley應(yīng)用程序能夠為他們交付項目提供助力。他們利用ProjectWise建立了協(xié)同設(shè)計管理平臺，輕松實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享以及權(quán)限和工作流控制。團(tuán)隊在建立互連數(shù)據(jù)環(huán)境后，利用MicroStation將地形模型與初步項目設(shè)計相集成，然后使用BentleyLumenRT創(chuàng)建高精度動畫。借助可視化效果，比較了可選項目場址的數(shù)字化表示，從而幫助他們選擇最佳地點。

　　西南院利用MicroStation、OpenBuildings和OpenSite創(chuàng)建了項目資產(chǎn)的數(shù)字孿生模型。他們利用OpenUtilitiesSubstation設(shè)計并優(yōu)化了站場規(guī)劃，縮小了所需空間并避免了對周圍環(huán)境造成不必要的影響?；诟鲗I(yè)數(shù)據(jù)庫，搭建換流站的三維模型，完成三維模型校驗，抽取換流站設(shè)計圖紙，實現(xiàn)工程量自動統(tǒng)計和工程造價控制。為了協(xié)助開發(fā)，該公司在其開發(fā)環(huán)境中構(gòu)建了基于人工智能的質(zhì)量保證系統(tǒng)，進(jìn)一步提高了效率。西南院利用STAAD確定并驗證所需的樁基長度，確保了在各種地形中的穩(wěn)定性。

　　節(jié)省大量成本

　　通過建立互連數(shù)據(jù)環(huán)境并創(chuàng)建項目的數(shù)字孿生模型，西南院實現(xiàn)了“三站合一”，減少了占地面積，并顯著降低項目成本。合建方案提出了合建站共用設(shè)備設(shè)施方案，節(jié)省工程投資3.2億元人民幣。管道和線纜高效布局，換流站縱向尺寸較同類工程減小38米，站內(nèi)用地較同類工程合計節(jié)省約10公頃。整個開發(fā)過程中各專業(yè)高效配合、精準(zhǔn)計算，節(jié)約鋼筋混凝土約1000立方米，節(jié)省鋼材量約200噸，節(jié)省費用600萬元人民幣。

　　在選址過程中使用數(shù)字化設(shè)計，不僅找到了最適合的站址區(qū)域，還實現(xiàn)了站址方案不影響城鎮(zhèn)規(guī)劃，不占基本農(nóng)田，節(jié)省土地費用約4500萬元人民幣。此外，西南院利用OpenSite使項目適應(yīng)傾斜的地形，采用臺階式布置方案，節(jié)省土方量39萬立方米，節(jié)省工程費用700多萬元人民幣，并將樁基長度的設(shè)計準(zhǔn)確率提高了50%。數(shù)字孿生用于4D施工規(guī)劃和施工過程管理。項目建成后，預(yù)計每年可以減少東部地區(qū)發(fā)電用煤2700萬噸，減少二氧化碳排放4948萬噸。

　　責(zé)任編輯：于學(xué)華