【金标杯】第三届金标杯优秀作品巡礼：华电北疆乌鲁木齐 100 万千瓦风光项目BIM 技术 ...

华电北疆乌鲁木齐100万千瓦风光项目BIM技术设计应用

祝俊 李盼

中国核工业华兴建设有限公司

1、 项目概况

本项目是新疆首个将“风能、光伏、火电、储能”集 于一身的多功能清洁能源基地。项目总装机100万千瓦，总投资约65亿元。引入光 伏治沙及“沙漠土壤化”生态恢复技术，开展风电光伏治沙、 防风、固草，系统保护和修复沙漠、戈壁、荒漠地区。项目采用了6.7兆瓦等级风机，是国内当前并网发电运行最大的陆上风力发电机。（同时）在光伏项目中采用了“光伏 +”方案， 实现新能源与生态融合发展。项目建成后，每年将新增“绿电”25亿千瓦时，节约 标准煤83万吨，减少二氧化碳排放量210万吨。

2、BIM应用亮点 

（1）模型可视化：BIM将复杂、抽象的二维平面描 述成细致、直观的三维模型，使得各专业设计师、施工员和业主等对项目建设的要求判断更为高效、明确，从而提出更为准确的决策。

（2）专业协同：全专业可视化设计让设计人员可以获得关于整个项目更加全面的信息条件，也让设计人员不再只是关注本专业设计，开始关注其他专业及项目整体设计。从而提高整体质量。

（3）施工模拟：BIM将原本需要在真实场景中实现的建造过程与工艺表现，放在数字虚拟世界中预先实现，可以最大限度减少在真实建造过程中的工序混乱，合理安排施工工艺及避免交叉作业等系列问题。

（4）三维模型出图：通过BIM正向设计提交更加细致深化的施工图，剖析三维轴侧图等图纸。加上模型本身精细化的原因，BIM输出的工程施工图及统计表将最大限度保障工程设计企业最终产品的准确、高质量、富于创新。

3、BIM 设计应用点概述

3.1 光照分析。根据光伏电站设计规范，“光伏方阵各排、列的布置 间距应保证每天 6:00-18:00（当地真太阳时）时段内前、 后、左、右互不遮挡。”冬至日太阳阴影最长，因此选择在 冬至日校验阴影遮挡。revit 软件恰有日光分析功能可用于 光伏电站组件阴影遮挡的定性验证。

3.2 电气设计。借助Bentley Substaion，可以快速完成二维原理设 计，智能地进行三维设备布置，模拟三维导线，并进行导线受力分析，生成导线施工报表等设计工作，还可以完成防雷，接地，照明，电缆敷设等辅助系统的设计，帮助设计人员高 质高效完成变电站设计中有关电气设计的部分。

3.3 电气二次逻辑设计。通过VisualSCD 智能变电站电气二次设计软件完成站内电气二次逻辑原理设计，并自动导出过程层组网、屏柜光缆联系、装置虚端子等图纸。

3.4 变电架构设计。通过3DPTower变电构架集成设计软件可以完成站内构架、支架等构筑物从建模、分析、设计、施工图绘制一体化设计流程。

3.5 场地设计。Bentley GEOPAK可以完成场地设计，并进行土方量的计算和坡度设计。

4、BIM 应用成果与创新

4.1 GIS三维场景构建。根据试点工程经验，数据要求为常规航飞带宽 2km；激光点云带宽 300m，点云密度 16 点 /m2；倾斜摄影带宽300m。通过航飞信息，生成房屋、林木、电力线等地物信息，即可构建精细的GIS 模型。通过终勘定位补充完善走廊通道GIS模型，为杆塔三维排位、形成平断面定位图和杆塔明细表提供数据基础。

4.2 三维电气间隙校验。利用三维场景，完成交跨距离、对地距离、对铁塔、 房屋距离等校验，使设计更准确高效。 

4.3 三维铁塔BIM。设计及应用开展杆塔三维放样设计研究，采用铁塔建模、荷载计算、放样软件及出图一体化的软件，对试点段的杆塔进行了放样，供三维平台直接使用，提高了铁塔自动精细化建模及正向出图能力，为后续铁塔厂家数字化加工创造条件。

4.4 三维基础BIM。设计及应用根据杆塔排位成果、地质、水文条件及工测、点云数据拟合后的地形，精确模拟塔位三维地形，配置高低腿、完成基础计算、出图及参数化建模工作，高效、直观完成输电基础设计和出图，提高设计效率和质量。

4.5 基于BIM+GIS通道设计。根据外业勘测，辅以倾斜摄影（房屋拆迁）、激光雷达点云（林木砍伐）数据，通过导线位置与房屋、林木范围 的交互判断，实现房屋拆迁及林木砍伐量统计及数字化出图。 

4.6 大吨位耐张串BIM模拟。完成了大吨位耐张串算法的研究，进行了弧垂模拟的开发，避免三维场景中由于耐张串弧垂误差（档中弧垂误差可达1~2m) 导致交跨、对地不足的问题。

4.7 激光点云修正地形。通过激光点云数据分层处理修正地面高程（精度达0.2m) ，与工测高程误差在可接受范围内，可一定程度上取代或减少现场勘测作业。

4.8 基于BIM技术的施工辅助措施模拟。利用三维设计成果，辅助输电线路工程的施工调查， 为施工方案编制提供了理想的方式。在本次试点工作中，进行了现场施工模拟的开发，通过对虚拟的施工材料、机具与人员进行模拟布置，指导施工单位对牵张场地、地锚拉线、 跨越架、封网进行布置，使设计和施工方案更加科学合理。 

5、发展展望

输电线路BIM根本目标是服务基建、运维，依赖计算 机技术、人工智能技术的发展，未来的三维设计技术将具备 以下功能：1）测量手段融合和智能地物识别。运用人工智能、激 光点云和倾斜摄影技术的融合，实现通道内的地物信息自动 识别，满足精确检验对数据的需求。2）专业计算高度集成、设计过程自动处理，实现杆塔 基础荷载受力、运行安全距离的实时计算，功能逐渐向施工 和运行风险预警延伸。3）助力基建管理、运行检修提质增效：基于三维设计的基础功能，利用大数据和在线监测，实现智慧工地、智能运维。