【天天快播报】数字孪生技术助力五强溪水电站绿色扩建

近日，湖南省沅陵县五强溪水电站扩建工程完成设计，将有力保障扩建工程制定高效的施工计划并按计划开工。期间，中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司的数字化方法在设计中发挥了重要作用，大幅提高了不同专业的协作水平，显著提高了设计效率。

扩项项目协调难度大

五强溪水电站是沅水流域最大的水电站，总装机容量 1200 兆瓦。电站运营商五凌电力有限公司和国家电力投资集团湖南分公司决定进一步扩建这一大型水电站，以满足用户不断增长的用电需求。为充分利用水库的调节能力及夏季丰沛的来水，业主启动了五强溪水电站扩建项目，装机容量 500兆瓦。水力发电量的增加将大幅减少该地区的碳排放，每年可减少标煤消耗约 18.02万吨，减排二氧化碳约47.21万吨，减排二氧化硫约0.15万吨，减排氮氧化物0.13万吨。

【资料图】

业主选择了中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司（以下简称“中南院”）来设计该项目，其中包括制定施工计划。由于该项目是对现有水力发电设施的扩建，因此必须仔细规划和协调新要素，确保与原有资产无缝衔接。中南院迅速断定，该项目施工困难、工程量庞大、工期紧张、管线布置复杂，需要 13 个不同专业的人员参与和展开协作，协调难度大。

通过数字可视化改进规划

中南院意识到，传统的设计方法无法准确开展这个复杂的项目，也难以避免与现有设施发生重大冲突。项目团队需要找到一种有效方法来创建水电站的数字化表示，还要创建项目的数字孪生模型。随后，他们决定使用三维模型，以改善项目的可视化程度，这不仅有助于放置和优化新组件，还有助于制定最高效的施工计划。

然而，中南院的数字化方法需将各专业工作结合起来，包括铺设管道系统、铺设配电线缆、设计专门的水电站元素、优化资产安排及设计额外的道路等。尽管设计人员知道个别解决方案适用于个别专业，但在将信息从一个解决方案传输到另一个解决方案时，很有可能会创建数据孤岛或造成格式难题。对此，中南院明确意识到，需要能轻松协作且将整个项目无缝可视化的数字化解决方案。

在联合环境中统一参与

中南院是 Bentley 应用程序老用户，他们很快意识到，软件的数据互用性可以帮助设计项目的所有不同元素。首先，他们使用 ProjectWise 创建了开放式互连数据环境，以确保所有数据精确且最新。接下来，他们使用 ContextCapture 处理图像，创建项目区域的实景模型。在数字化环境中，他们使用多种应用程序设计和优化单个元素，包括AutoPIPE、AutoPLANT、Bentley Raceway and Cable Management、MicroStation、OpenBuildings、 OpenPlant 和 OpenRoads Designer。

通过在联合环境中设计和安排所有组件，团队确定了大型元素的最佳位置，如地下厂房、水机系统、暖通设备和电气设备以及管线和电缆布置，这些都位于有限的空间内。借助 Navigator，中南院审核了所有模型，解决了所有冲突或其它问题。最后，中南院使用 SYNCHRO 制定了施工计划。施工过程的 4D 模拟不仅可以跟踪和优化材料的搬运和位移，还助力团队测量所需的土方量，避免不必要的挖掘工作。

更快的设计速度，更低的施工成本

中南院通过在精确反映现场条件的设计环境中设计了扩建工程的所有元素，大大改善了 13 个专业之间的协作水平，避免了传统设计方法造成的数据互用性问题。实践证明，对项目和拟定的设计进行清晰的可视化展示，有助于项目参与方了解当前的设计状况，加快决策进程。

该院使用 Navigator 进行设计校审，发现并解决问题 70 余项，减少了潜在的设计变更 18 项，同时提高了设计效率和设计质量。在施工规划期间，中南院确定了 500 余条潜在的安全质量隐患，提高了工人的安全保障水平。

各个团队在设计过程中协同工作并共享数据，显著提高了设计效率，将设计时间缩短了两个月。此外，4D 施工可视化为项目管理节省约 5000 万元。据悉，该项目扩建工程计划于2023 年初竣工，将减少该地区对高排放发电形式的需求。

关键词： 数字孪生