?西南院打造“三站合一”奇跡
來源：中國能源新聞網 時間：2025-04-30 09:36
——Bentley應用程序用于創建項目的數字孿生模型
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100萬千瓦的發電機組組成。為了更好地將白鶴灘水電站發出的電能輸送到中國東部地區7500萬人口，解決東部負荷中心電力緊缺的問題，提高東部地區清潔能源占比，減少二氧化碳排放，當地政府建設了布拖±800千伏換流站。如今，白鶴灘水電站產生的電能僅需7秒就輸送到2000多公里外的中國東部地區。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。
為節約當地土地資源，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
為了開發這一大型復雜項目，西南院希望將數字化技術全面應用于規劃、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字化表示。他們還需要數字化設計來選擇合適的場地。換流站規劃選址區域的平均海拔高度約2000米，屬于高海拔、高地震烈度地區，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范。此外，許多專業必須密切合作，以控制成本并與制造商協調。舊的設計技術已經行不通，二維設計無法驗證三維布局，也不便于多專業協同設計以及設計數據的傳輸。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據量。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并滿足要求。
利用數字孿生改進設計
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建立了協同設計管理平臺，輕松實現了數據共享以及權限和工作流控制。團隊在建立互連數據環境后，利用MicroStation將地形模型與初步項目設計相集成，然后使用BentleyLumenRT創建高精度動畫。借助可視化效果，比較了可選項目場址的數字化表示，從而幫助他們選擇最佳地點。
西南院利用MicroStation、OpenBuildings和OpenSite創建了項目資產的數字孿生模型。他們利用OpenUtilitiesSubstation設計并優化了站場規劃，縮小了所需空間并避免了對周圍環境造成不必要的影響。基于各專業數據庫，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，實現工程量自動統計和工程造價控制。為了協助開發，該公司在其開發環境中構建了基于人工智能的質量保證系統，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定性。
節省大量成本
通過建立互連數據環境并創建項目的數字孿生模型，西南院實現了“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省約10公頃。整個開發過程中各專業高效配合、精準計算，節約鋼筋混凝土約1000立方米，節省鋼材量約200噸，節省費用600萬元人民幣。
在選址過程中使用數字化設計，不僅找到了最適合的站址區域，還實現了站址方案不影響城鎮規劃，不占基本農田，節省土地費用約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，節省土方量39萬立方米，節省工程費用700多萬元人民幣，并將樁基長度的設計準確率提高了50%。數字孿生用于4D施工規劃和施工過程管理。項目建成后，預計每年可以減少東部地區發電用煤2700萬噸，減少二氧化碳排放4948萬噸。
責任編輯：于學華
