三维数字化虚拟电场在风力发电项目建设阶段的应用

三维数字化虚拟电场在风力发电项目建设阶段的应用

范英隆

深圳智润新能源电力勘测设计院有限公司 广东省深圳市 518001

摘要：

风电项目的设计、规划、投资、建设、运营等环节整体构成风电项目复杂的体系，近年来，随着风电技术的逐渐成熟、前沿技术的不断发展，风电项目数字化、智能化的趋势也较为明确。本文基于对风电项目数字化虚拟电场的相关特点，深入分析其应用现状和前景，希望能对我国未来新能源电力数字化转型提供一定的借鉴意义。

关键词：风力发电 虚拟电场

正文：

利用三维数字化虚拟电场进行项目建设管理指依托数字化地理基础平台、地理信息系统、遥感技术、项目建设现场数据采集、全球定位系统等基础平台，整合建设信息资源，突破时间、空间的局限，建立一个开放的信息环境，使工程建设项目的各参与方更有效地进行实时信息交流，利用三维数字化模型成果进行数字化建设管控。

风电工程一般选址在草原、偏僻山区或峡谷地区，各子项目分散布置，由于存在建造建设过程在时间与空间上的大跨度，涉及不规则地表地形及带有时间与空间特征的三维数据，各建筑物之间存在复杂的动态时空关系，建设过程中会产生大量的数据、参数文档、业务模型及变更处理等。因此，风电工程的建设管理工作是一个周期长而复杂性高的项目群管理难题，风电工程的建设管理中需要结合宏观层面和微观层面的技术来解决这些问题。通过建立数字化虚拟电场，可大幅度提高项目建设阶段管理工作效率，同时也可促进信息资源的整合共享，达到提升整体风电工程以及多层级风电工程的管理与决策水平。

数字化虚拟电场对风电项目建设过程中进度管理、成本控制、质量控制及安全管理等方面工作可发挥作用显著。

一.进度管理

新能源建设项目的进度计划节点可分为升压站土建施工、风电场道路施工完成度、风机基础施工完成度、风机吊装、升压站设备安装、升压站电气调试、风电场集电线路敷设、首台风机并网、升压站倒送电等里程碑节点，里程碑是以时间为节点来表达任务的视图方式，其完成度的统计将依据任务来自动进行，在三维沙盘上，通过拖动时间节点，可查看每个时间点的里程碑的完成程度，并基于时间和事件的三维模型对工程进度进行管理。

各子项目工程师及时录入当前已完成工作信息，系统根据已完成工作与进度计划节点进行对比分析，并通过在三维沙盘上以不同的颜色赋予不同三位模型表示其当前建设状态，对当前各项工作进度进行预警，如红色代表工期延误，绿色代表工期超前，将进度计划的预警信息自动发送至建设单位、施工单位管理人员的手机端，便于管理人员及时对项目进度进行管控。

二.造价控制

三维数字化虚拟电场在工程造价全过程中的应用可以分为两个阶段:决策阶段和实施阶段。

(一)决策阶段

决策阶段是项目筹建阶段中最重要的内容，它直接决定了项目建设地点、建设工艺、施工技艺与施工设备等，对工程造价的高低起到了直接的影响作用。

在决策阶段,建设单位对项目做出几个不同的方案,并为每个方案建设一个初步的三维模型,将项目数据与财务信息输入三维模型,实时获得项目方案投资收益的指标,对每个方案的投资和收益指标进行对比，帮助建设单位挑选出最经济、效益最优和最适合的建设方案。

(二)实施阶段

在实施阶段,设计人员可以通过三维数字化虚拟电场建模技术，将以往的工程信息录入计算机的数据系统，并在数据库中形成不同的数值指标，再用这些指标去对设计方案的三维建模进行评测与优选,使设计师在设计阶段就能发现设计中存在的缺陷与向题，以免在建设结束后才发现，造成人力与物力的浪费。同时，三维建模技术能够快速分析出整个工程的工程量，招标人员可以从设计单位提供的三维模型中抽取大量的工程量信息，既快速又准确，根据这样的工程量信息再对项目的实际情况进行简要结合，就能编制出准准确的工程量信息，节省了大量的时间与精力并根据以往数据对工程造价进行一个推算，提高设计概算的准确性。

在施工的过程中，定期或不定期将实际造价投入与计划造价目标进行对比，及时发现其中的不同，并将个中不同进行对比，判断问题究竟出现在哪个方面，并根据发生误差的原因及时进行修正，确保工程造价按照计划进行三维建模能使施工人员清晰地了解到施工的情况，并对其中的成本、耗材、造价、施工进度等方面情况进行有效的掌握与控制，从而更好的控制造价，降低在结算阶段出现经济纠纷的可能性；此外，合理利用三维数字化模型还可以直接在模型上更改具体数据，通过最终的模型与招标阶段的三维模型进行对比，将建设项目与招标阶段的变化标记出来，结算双方重点对变化部位进行核对，大大的节省了工作量，并且提高了项目结算的准确性和及时性，模型也会将数据更改后的工作量展示出来，十分方便。

三.质量控制

在工程项目质量管理过程中，可通过RFID技术对建筑材料、构件、设备的信息进行采集，材料的出入库管理、材料防伪、材料的质量检验管理；混凝土试件的质量测试、桩的入土深度检测、混凝土和沥青路面养护监控等，RFID可以快速而准确的采集质量信息，可以极大地避免由于手工记录质量导致的信息失真，材料领取错误而造成的质量问题和进度拖延，以及材料出现质量问题而难以及时召回的情况，从而保证了质量信息的一致性。

对于采集的质量数据，需通过互联网等传送到信息中心进行分析处理，如果用传统的数据库来处理这些信息，只能满足传统的数据保存、计算、统计、存储、打印报表等基本操作层面的要求，在三维数字化虚拟电场技术应用环境下，给构件贴上具有唯一编码的RFID标签，然后在数字化模型中构建各构件、元素等的编码，这个编码与RFID电子标签中的编码一致，现场人员通过RFID阅读器对重点部位、隐蔽工程等电子标签中存储的信息进行扫描收集，这些收集的信息就可以通过智能手机等手持设备快速地将相关信息整合到数字化模型中。

四.安全管理

工作人员在工作中需要提高安全管理的意识，这样可以确定质量检查的准确位置以及可能出现质量问题的位置，三维数字化模型可用于分析质量的问题或事故，设备与现有结构和建筑物之间的距离监督比较方便，当其距离太近时，系统会立即发出警告，为经理和现场操作员提供建议，这样能够避免发生安全事故。这个过程是基于现在风机吊装事故多发问题的控制，并且针对数字化模型施工控制前期和施工后期的综合考量，加强对现有数字化模型危险因素的防范，并且做好危险区域的标记工作。施工前安全监控系统的主要工作包括施工组织、施工人员、管理人员的投标准备、预警系统。

结语：

国务院“十四五”工作报告中指出：加快数字化发展，打造数字经济新优势，协同推进数字产业化和产业数字化转型，加快数字社会建设步伐，提高数字政府建设水平，营造良好数字生态，建设数字中国。

综上所述，对于三维数字化虚拟电场技术的有效利用可及时响应国家数字化转型发展的需求，可成为新能源发电领域提高效率的重要手段，通过三维数字化虚拟电场的搭建，对风电项目建设过程中诸多方面都有着较大的应用空间。

参考文献：

1. 石明，金飞，冯宇. 大连市庄河Ⅲ海上风电场三维数字化设计与应用【J】.中国水利，2020.06：69-71

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【3】张晓星，赵云鹤. 浅谈BIM技术在风力发电工程中的应用【J】.价值工程，2016.05：29-30

【4】舒磊; 谈宏力. 三维数字化设计助力新能源工程【J】. 工程建设与设计，2017.07：16-18