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國家能源局2024年度能源行業(yè)重大科技創(chuàng)新成果、工信部2024年度物聯(lián)網(wǎng)賦能行業(yè)發(fā)展典型案例、電力建設(shè)科學技術(shù)進步一等獎、第四屆中央企業(yè)熠星創(chuàng)新創(chuàng)意大賽三等獎、第十二屆金橋獎、2024年中國節(jié)能協(xié)會創(chuàng)新獎、中國信息協(xié)會能源企業(yè)信息創(chuàng)新成果與實踐案例……國電電力“基于國產(chǎn)BIM的發(fā)電工程數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)研究”接連斬獲各大獎項和權(quán)威認證，注解著國產(chǎn)BIM全鏈條平臺的歷史性突破。

在中電聯(lián)組織的成果鑒定會上，專家組組長王聰生特別指出：“這一成果鍛造出支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的數(shù)字底座，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供了標桿示范。”

這一突破性成就的背后，是一場關(guān)乎國家能源安全與工業(yè)軟件主權(quán)的科技突圍——從依賴進口到制定標準，從填補空白到領(lǐng)跑賽道，國電電力在這場科技攻堅中，為中國能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型標注了具有劃時代意義的坐標。

使命：破解發(fā)電工程國產(chǎn)BIM“無人區(qū)”

BIM技術(shù)，狹義上是覆蓋設(shè)計、施工、運維的協(xié)同平臺，廣義上則是以三維模型為核心的全生命周期數(shù)字化管理工具。

當建筑領(lǐng)域的摩天大樓在國產(chǎn)BIM技術(shù)加持下拔地而起，當電網(wǎng)側(cè)數(shù)字化設(shè)計逐漸成熟，發(fā)電工程卻因技術(shù)復雜、場景多元——發(fā)電廠房的管道密集程度是普通建筑的10倍以上，水電站地質(zhì)建模需融合巖體力學參數(shù)，新能源場站則面臨海量設(shè)備協(xié)同難題等一系列特殊性，始終是國產(chǎn)BIM技術(shù)的“真空地帶”。

圖為國電電力團隊研發(fā)的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM全過程應用平臺一覽

2022年，為落實國務(wù)院國資委關(guān)于戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)“百大工程”專項行動工作要求，聯(lián)合解決發(fā)電工程國產(chǎn)BIM軟件無“芯”的“卡脖子”技術(shù)難題，國家能源集團迅速響應承接重任，將“基于國產(chǎn)BIM的發(fā)電工程數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)研究”列為十大科技任務(wù)之一，統(tǒng)籌組織集團旗下國電電力、浙江公司、大渡河公司、龍源公司、廣東公司等5家子分公司，在典型的燃煤電廠、燃氣電廠、水電站、風電場及光伏電站開展國產(chǎn)BIM示范應用,并指定國電電力承擔“國產(chǎn)BIM數(shù)據(jù)標準體系及共性關(guān)鍵技術(shù)研究”課題。

圖為國家能源集團國電電力團隊調(diào)研研討

接到任務(wù)后，國電電力迅速組建了由設(shè)計院、科研院所等組成的跨專業(yè)團隊。2022年5月，隨著立項批復的下發(fā)，這支團隊從東海之濱到川西高原，從傳統(tǒng)能源基地到新能源矩陣，啟動了一場總行程達7750公里的“地毯式”調(diào)研，先后深入國家能源集團舟山電廠、金川水電站、安徽霍邱光伏等10余個涵蓋水電、火電、新能源領(lǐng)域的廠站，訪談了130余名技術(shù)骨干，調(diào)閱了2000余份工程圖紙。

“建筑BIM關(guān)注靜態(tài)結(jié)構(gòu)，而發(fā)電模型必須動態(tài)耦合設(shè)備運行數(shù)據(jù)。”國電電力團隊技術(shù)負責人丁佳介紹道。于是他們把調(diào)研的重點放在廠站的需求上，管道碰撞影響施工工期、地質(zhì)模型與施工實況存在偏差、二維圖紙難以支撐精細化施工……一項項難點、需求最終被提煉成了78個應用場景，涵蓋三維駕駛艙、數(shù)字化移交、施工進度管理、危大施工預演、設(shè)備拆裝模擬、設(shè)備管理等典型應用場景，這些場景成為了國產(chǎn)BIM研發(fā)的“靶向標”，也為后續(xù)技術(shù)攻關(guān)奠定了實踐基礎(chǔ)。

攻堅：“雙軌并行”下的技術(shù)迭代

沒有專業(yè)的技術(shù)標準、應用標準，發(fā)電工程BIM技術(shù)國產(chǎn)化就是空中樓閣。面對發(fā)電工程多個專業(yè)子系統(tǒng)交織的龐雜模型，國電電力技術(shù)團隊深知，唯有統(tǒng)一“數(shù)字語言”，才能打通“設(shè)計——施工——運維”的全鏈條數(shù)據(jù)動脈。“標準先行、軟件同步”的創(chuàng)新策略是他們的應對方式，一邊編制行業(yè)標準，一邊研發(fā)基礎(chǔ)建模軟件和全過程應用平臺。

然而，標準制定堪稱“破冰之旅”，現(xiàn)有的國際、國家通用標準更側(cè)重建筑領(lǐng)域，電力行業(yè)現(xiàn)行編碼體系難以覆蓋發(fā)電工程特有的鍋爐、汽輪機、光伏陣列等設(shè)備。設(shè)計端追求毫米級細節(jié)，施工方關(guān)注構(gòu)件安裝邏輯，運維端則需設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)……設(shè)計院、施工方、運維單位對模型精度需求差異巨大，要讓各方“說同一種語言”，將海量現(xiàn)場數(shù)據(jù)提煉為標準條款，難度遠超預期。

圖為編制并發(fā)布的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM技術(shù)標準規(guī)范

為了攻克這一難關(guān)，團隊駐扎典型項目現(xiàn)場、記錄會審爭議點、梳理設(shè)備參數(shù)錄入漏洞等等……最終將碎片化經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)性規(guī)則。歷經(jīng)20次標準評審會交鋒，涉及電氣、土建、水工、機務(wù)、暖通、化學、控制、金屬結(jié)構(gòu)、施工、光伏、風力發(fā)電等34個專業(yè)領(lǐng)域的83張數(shù)據(jù)表格集合成5本發(fā)電工程信息模型交付規(guī)范;1030張數(shù)據(jù)表格、近21萬條數(shù)據(jù)項集合成10本發(fā)電工程信息模型數(shù)據(jù)規(guī)范;還有1本發(fā)電工程信息模型軟件基本功能規(guī)范、20本發(fā)電工程BIM應用導則，共同形成了覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的“標準矩陣”。

同步推進的軟件研發(fā)，更像一場與時間賽跑的“進化實驗”，基礎(chǔ)建模軟件和全過程應用平臺的研發(fā)過程在“應用——反饋——迭代”中螺旋上升。2022年10月，僅用5個月完成了從立項到軟件的原型開發(fā)，首版軟件正式投入使用，但這才僅僅邁出了第一步。

圖為基礎(chǔ)建模軟件界面

“將PDMS等不同建模軟件生成的文件集成到BIMBase中的模型無法進行模型調(diào)整和二次編輯”“不同軟件關(guān)聯(lián)模型呈現(xiàn)形式不一致”……不同系統(tǒng)間的模型兼容性差異導致數(shù)據(jù)斷層，一系列反饋接踵而至，直接制約著工程數(shù)字化進程。

為此，國電電力團隊利用“日對接、月迭代”的機制，不斷地研發(fā)、應用、接收反饋、針對性調(diào)整優(yōu)化。2024年5月，歷時18個月，建立了5萬余個發(fā)電工程設(shè)備庫、元件庫，77類包含火電設(shè)備、水電設(shè)備、新能源設(shè)備的通用設(shè)備庫;發(fā)布了11個版本的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM基礎(chǔ)建模軟件、8個版本的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM全過程應用平臺……完成了基礎(chǔ)建模軟件和全過程應用平臺從“能用”到“好用”的蛻變。

破局：從“實驗室”到“主戰(zhàn)場”的跨越

當全球能源行業(yè)加速向數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型，發(fā)電工程的國產(chǎn)BIM技術(shù)正經(jīng)歷一場歷史性跨越——從實驗室的理論驗證走向產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場的規(guī)模化應用，標志著發(fā)電工程領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)突圍進入縱深階段。

在我國首個將國產(chǎn)BIM全鏈條應用于大型燃煤電廠的示范項目——舟山電廠三期擴建工程現(xiàn)場，一幅國產(chǎn)BIM技術(shù)深度賦能的工業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型圖景正徐徐展開。

圖為發(fā)電工程國產(chǎn)BIM技術(shù)在舟山電廠應用的場景

工程師的觸控筆劃過電廠基建三維模型，國產(chǎn)BIM平臺精準識別出58根冗余的沖孔灌注樁，這一幕直接讓舟山三期項目的建造速度“開了掛”，5號機組“鍋爐水壓實驗”比原計劃提前整整60天，5號機組并網(wǎng)的時間提前了30天，工程造價較批復概算降低明顯，經(jīng)濟效益顯著，意味著國產(chǎn)軟件實現(xiàn)燃煤工程核心模塊的自主優(yōu)化。

通過國產(chǎn)BIM全過程應用平臺，將復雜的鍋爐系統(tǒng)、汽輪機組與環(huán)保設(shè)施轉(zhuǎn)化為精準的數(shù)字孿生體。輸煤管道在虛擬空間中與鋼結(jié)構(gòu)桁架碰撞檢測，0.1毫米級的精度校準規(guī)避了傳統(tǒng)二維圖紙難以發(fā)現(xiàn)的施工沖突。

“BIM是一個可以實現(xiàn)跨行業(yè)、跨領(lǐng)域數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手，能夠?qū)崿F(xiàn)BIM的國產(chǎn)化和核心技術(shù)的自主可控，意義重大。”舟山電廠基建副總經(jīng)理陳喜龍介紹道。

圖為靜樂娑婆風電場應用BIM技術(shù)進行三維畫面監(jiān)控

不僅舟山電廠如此，在國產(chǎn)BIM技術(shù)標準、軟件、平臺的加持下，惠州電廠同步采用國產(chǎn)BIM設(shè)計，出圖時間減少20%，提高了設(shè)計效率，提前3周完成了余熱鍋爐、發(fā)電機等主設(shè)備安裝。金川公司持續(xù)開展多專業(yè)、全階段的BIM設(shè)計、基于BIM的多源數(shù)據(jù)管理、開挖管理、地質(zhì)預報、反饋分析及安全監(jiān)測等實際應用，實現(xiàn)了設(shè)計、施工全流程的數(shù)字化管理，為參建各方提供了統(tǒng)一的數(shù)字化成果管理平臺、協(xié)作平臺，為控制安全風險，實現(xiàn)施工精益化管理提供了平臺基礎(chǔ)及理論保障。

國產(chǎn)BIM技術(shù)的戰(zhàn)場，正在從單一工程試點向全行業(yè)輻射，這套自主技術(shù)體系將接入更多風電、光伏、儲能等新型電力系統(tǒng)場景，與AI大模型、物聯(lián)網(wǎng)感知終端深度融合，為發(fā)電工程鋪就一條真正自主可控的數(shù)字化軌道。

國電電力的國產(chǎn)BIM攻關(guān)，不僅是技術(shù)突圍，更是國家能源安全戰(zhàn)略的生動實踐。