?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臺單機容量100萬千瓦的發(fā)電機組組成。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?shù)卣ㄔO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西南電力設計院有限公司（以下簡稱“西南院”）在項目中承擔了規(guī)劃選址和可行性研究，并牽頭完成了工程的勘察設計工作。
為節(jié)約當?shù)赝恋刭Y源，西南院采用了“三站合一”建設方案，將兩個送端換流站與主變電站同址合建，使設施更加緊湊。通過設備設施共用方案，站內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，相當于90個標準足球場的面積。
在復雜地形上建造大型設施
為了開發(fā)這一大型復雜項目，西南院希望將數(shù)字化技術全面應用于規(guī)劃、設計、施工、制造、運維等階段。理想情況下，變電站的全生命周期內都將使用單一的數(shù)字化表示。他們還需要數(shù)字化設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)，且地貌復雜多樣，地形崎嶇，峰巒重迭。選址之后，團隊需要仔細核實樁基的長度，以確保能在多變的地形中支撐設施。
團隊使用的設計平臺需要能夠在復雜、相對緊湊的空間內將兩個換流站與主變電站結合起來，同時滿足嚴格的國家建筑規(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。舊的設計技術已經(jīng)行不通，二維設計無法驗證三維布局，也不便于多專業(yè)協(xié)同設計以及設計數(shù)據(jù)的傳輸。團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)字孿生改進設計
該公司很快確定了Bentley應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)同設計管理平臺，輕松實現(xiàn)了數(shù)據(jù)共享以及權限和工作流控制。團隊在建立互連數(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)境中構建了基于人工智能的質量保證系統(tǒng)，進一步提高了效率。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備設施方案，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，并將樁基長度的設計準確率提高了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。
責任編輯：于學華
