国家能源局2024年度能源行业重大科技创新成果、工信部2024年度物联网赋能行业发展典型案例、电力建设科学技术进步一等奖、第四届中央企业熠星创新创意大赛三等奖、第十二届金桥奖、2024年中国节能协会创新奖、中国信息协会能源企业信息创新成果与实践案例国电电力基于国产BIM的发电工程数字化关键技术研究接连斩获各大奖项和权威认证,注解着国产BIM全链条平台的历史性突破。
在中电联组织的成果鉴定会上,专家组组长王聪生特别指出:这一成果锻造出支撑新型电力系统建设的数字底座,为行业转型升级提供了标杆示范。
这一突破性成就的背后,是一场关乎国家能源安全与工业软件主权的科技突围——从依赖进口到制定标准,从填补空白到领跑赛道,国电电力在这场科技攻坚中,为中国能源数字化转型标注了具有划时代意义的坐标。
BIM技术,狭义上是覆盖设计、施工、运维的协同平台,广义上则是以三维模型为核心的全生命周期数字化管理工具。
当建筑领域的摩天大楼在国产BIM技术加持下拔地而起,当电网侧数字化设计逐渐成熟,发电工程却因技术复杂、场景多元——发电厂房的管道密集程度是普通建筑的10倍以上,水电站地质建模需融合岩体力学参数,新能源场站则面临海量设备协同难题等一系列特殊性,始终是国产BIM技术的线;。
2022年,为落实国务院国资委关于战新产业百大工程专项行动工作要求,联合解决发电工程国产BIM软件无芯的卡脖子技术难题,国家能源集团迅速响应承接重任,将基于国产BIM的发电工程数字化关键技术研究列为十大科技任务之一,统筹组织集团旗下国电电力、浙江公司、大渡河公司、龙源公司、广东公司等5家子分公司,在典型的燃煤电厂、燃气电厂、水电站、风电场及光伏电站开展国产BIM示范应用,并指定国电电力承担国产BIM数据标准体系及共性关键技术研究课题。
接到任务后,国电电力迅速组建了由设计院、科研院所等组成的跨专业团队。2022年5月,随着立项批复的下发,这支团队从东海之滨到川西高原,从传统能源基地到新能源矩阵,启动了一场总行程达7750公里的地毯式调研,先后深入国家能源集团舟山电厂、金川水电站、安徽霍邱光伏等10余个涵盖水电、火电、新能源领域的厂站,访谈了130余名技术骨干,调阅了2000余份工程图纸。
建筑BIM关注静态结构,而发电模型必须动态耦合设备运行数据。国电电力团队技术负责人丁佳介绍道。于是他们把调研的重点放在厂站的需求上,管道碰撞影响施工工期、地质模型与施工实况存在偏差、二维图纸难以支撑精细化施工一项项难点、需求最终被提炼成了78个应用场景,涵盖三维驾驶舱、数字化移交、施工进度管理、危大施工预演、设备拆装模拟、设备管理等典型应用场景,这些场景成为了国产BIM研发的靶向标,也为后续技术攻关奠定了实践基础。
没有专业的技术标准、应用标准,发电工程BIM技术国产化就是空中楼阁。面对发电工程多个专业子系统交织的庞杂模型,国电电力技术团队深知,唯有统一数字语言,才能打通设计——施工——运维的全链条数据动脉。标准先行、软件同步的创新策略是他们的应对方式,一边编制行业标准,一边研发基础建模软件和全过程应用平台。
然而,标准制定堪称破冰之旅,现有的国际、国家通用标准更侧重建筑领域,电力行业现行编码体系难以覆盖发电工程特有的锅炉、汽轮机、光伏阵列等设备。设计端追求毫米级细节,施工方关注构件安装逻辑,运维端则需设备全生命周期数据设计院、施工方、运维单位对模型精度需求差异巨大,要让各方说同一种语言,将海量现场数据提炼为标准条款,难度远超预期。
为了攻克这一难关,团队驻扎典型项目现场、记录会审争议点、梳理设备参数录入漏洞等等最终将碎片化经验转化为系统性规则。历经20次标准评审会交锋,涉及电气、土建、水工、机务、暖通、化学、控制、金属结构、施工、光伏、风力发电等34个专业领域的83张数据表格集合成5本发电工程信息模型交付规范;1030张数据表格、近21万条数据项集合成10本发电工程信息模型数据规范;还有1本发电工程信息模型软件基本功能规范、20本发电工程BIM应用导则,共同形成了覆盖全产业链的标准矩阵。
同步推进的软件研发,更像一场与时间赛跑的进化实验,基础建模软件和全过程应用平台的研发过程在应用——反馈——迭代中螺旋上升。2022年10月,仅用5个月完成了从立项到软件的原型开发,首版软件正式投入使用,但这才仅仅迈出了第一步。
将PDMS等不同建模软件生成的文件集成到BIMBase中的模型无法进行模型调整和二次编辑不同软件关联模型呈现形式不一致不同系统间的模型兼容性差异导致数据断层,一系列反馈接踵而至,直接制约着工程数字化进程。
为此,国电电力团队利用日对接、月迭代的机制,不断地研发、应用、接收反馈、针对性调整优化。2024年5月,历时18个月,建立了5万余个发电工程设备库、元件库,77类包含火电设备、水电设备、新能源设备的通用设备库;发布了11个版本的发电工程国产BIM基础建模软件、8个版本的发电工程国产BIM全过程应用平台完成了基础建模软件和全过程应用平台从能用到好用的蜕变。
当全球能源行业加速向数字化、智能化转型,发电工程的国产BIM技术正经历一场历史性跨越——从实验室的理论验证走向产业主战场的规模化应用,标志着发电工程领域卡脖子技术突围进入纵深阶段。
在我国首个将国产BIM全链条应用于大型燃煤电厂的示范项目——舟山电厂三期扩建工程现场,一幅国产BIM技术深度赋能的工业数字化转型图景正徐徐展开。
工程师的触控笔划过电厂基建三维模型,国产BIM平台精准识别出58根冗余的冲孔灌注桩,这一幕直接让舟山三期项目的建造速度开了挂,5号机组锅炉水压实验比原计划提前整整60天,5号机组并网的时间提前了30天,工程造价较批复概算降低明显,经济效益显著,意味着国产软件实现燃煤工程核心模块的自主优化。
通过国产BIM全过程应用平台,将复杂的锅炉系统、汽轮机组与环保设施转化为精准的数字孪生体。输煤管道在虚拟空间中与钢结构桁架碰撞检测,0.1毫米级的精度校准规避了传统二维图纸难以发现的施工冲突。
BIM是一个可以实现跨行业、跨领域数字化转型的重要抓手,能够实现BIM的国产化和核心技术的自主可控,意义重大。舟山电厂基建副总经理陈喜龙介绍道。
不仅舟山电厂如此,在国产BIM技术标准、软件、平台的加持下,惠州电厂同步采用国产BIM设计,出图时间减少20%,提高了设计效率,提前3周完成了余热锅炉、发电机等主设备安装。金川公司持续开展多专业、全阶段的BIM设计、基于BIM的多源数据管理、开挖管理、地质预报、反馈分析及安全监测等实际应用,实现了设计、施工全流程的数字化管理,为参建各方提供了统一的数字化成果管理平台、协作平台,为控制安全风险,实现施工精益化管理提供了平台基础及理论保障。
国产BIM技术的战场,正在从单一工程试点向全行业辐射,这套自主技术体系将接入更多风电、光伏、储能等新型电力系统场景,与AI大模型、物联网感知终端深度融合,为发电工程铺就一条真正自主可控的数字化轨道。
国电电力的国产BIM攻关,不仅是技术突围,更是国家能源安全战略的生动实践。
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