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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(xué)技術(shù)進(jìn)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(shí)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(xiàng)和權(quán)威認(rèn)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(biāo)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(jìn)口到制定標(biāo)準(zhǔn)，從填補(bǔ)空白到領(lǐng)跑賽道，國電電力在這場科技攻堅(jiān)中，為中國能源數(shù)字化轉(zhuǎn)型標(biāo)注了具有劃時代意義的坐標(biāo)。

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(jì)、施工、運(yùn)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(dāng)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(dāng)電網(wǎng)側(cè)數(shù)字化設(shè)計(jì)逐漸成熟，發(fā)電工程卻因技術(shù)復(fù)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(xué)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(tuán)隊(duì)研發(fā)的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM全過程應(yīng)用平臺一覽

2022年，為落實(shí)國務(wù)院國資委關(guān)于戰(zhàn)新產(chǎn)業(yè)“百大工程”專項(xiàng)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(tuán)迅速響應(yīng)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(tuán)旗下國電電力、浙江公司、大渡河公司、龍?jiān)垂尽V東公司等5家子分公司，在典型的燃煤電廠、燃?xì)怆姀S、水電站、風(fēng)電場及光伏電站開展國產(chǎn)BIM示范應(yīng)用,并指定國電電力承擔(dān)“國產(chǎn)BIM數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系及共性關(guān)鍵技術(shù)研究”課題。

圖為國家能源集團(tuán)國電電力團(tuán)隊(duì)調(diào)研研討

接到任務(wù)后，國電電力迅速組建了由設(shè)計(jì)院、科研院所等組成的跨專業(yè)團(tuán)隊(duì)。2022年5月，隨著立項(xiàng)批復(fù)的下發(fā)，這支團(tuán)隊(duì)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(dá)7750公里的“地毯式”調(diào)研，先后深入國家能源集團(tuán)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(yùn)行數(shù)據(jù)。”國電電力團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人丁佳介紹道。于是他們把調(diào)研的重點(diǎn)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(shí)況存在偏差、二維圖紙難以支撐精細(xì)化施工……一項(xiàng)項(xiàng)難點(diǎn)、需求最終被提煉成了78個應(yīng)用場景，涵蓋三維駕駛艙、數(shù)字化移交、施工進(jìn)度管理、危大施工預(yù)演、設(shè)備拆裝模擬、設(shè)備管理等典型應(yīng)用場景，這些場景成為了國產(chǎn)BIM研發(fā)的“靶向標(biāo)”，也為后續(xù)技術(shù)攻關(guān)奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。

攻堅(jiān)：“雙軌并行”下的技術(shù)迭代

沒有專業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，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(tuán)隊(duì)深知，唯有統(tǒng)一“數(shù)字語言”，才能打通“設(shè)計(jì)——施工——運(yùn)維”的全鏈條數(shù)據(jù)動脈。“標(biāo)準(zhǔn)先行、軟件同步”的創(chuàng)新策略是他們的應(yīng)對方式，一邊編制行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，一邊研發(fā)基礎(chǔ)建模軟件和全過程應(yīng)用平臺。

然而，標(biāo)準(zhǔn)制定堪稱“破冰之旅”，現(xiàn)有的國際、國家通用標(biāo)準(zhǔn)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(jī)、光伏陣列等設(shè)備。設(shè)計(jì)端追求毫米級細(xì)節(jié)，施工方關(guān)注構(gòu)件安裝邏輯，運(yùn)維端則需設(shè)備全生命周期數(shù)據(jù)……設(shè)計(jì)院、施工方、運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)條款，難度遠(yuǎn)超預(yù)期。

圖為編制并發(fā)布的發(fā)電工程國產(chǎn)BIM技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

為了攻克這一難關(guān)，團(tuán)隊(duì)駐扎典型項(xiàng)目現(xiàn)場、記錄會審爭議點(diǎn)、梳理設(shè)備參數(shù)錄入漏洞等等……最終將碎片化經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)性規(guī)則。歷經(jīng)20次標(biāo)準(zhǔn)評審會交鋒，涉及電氣、土建、水工、機(jī)務(wù)、暖通、化學(xué)、控制、金屬結(jié)構(gòu)、施工、光伏、風(fēng)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(xiàng)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(yīng)用導(dǎo)則，共同形成了覆蓋全產(chǎn)業(yè)鏈的“標(biāo)準(zhǔn)矩陣”。

同步推進(jìn)的軟件研發(fā)，更像一場與時間賽跑的“進(jìn)化實(shí)驗(yàn)”，基礎(chǔ)建模軟件和全過程應(yīng)用平臺的研發(fā)過程在“應(yīng)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(xiàng)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(jìn)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(dǎo)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(jìn)程。

為此，國電電力團(tuán)隊(duì)利用“日對接、月迭代”的機(jī)制，不斷地研發(fā)、應(yīng)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(yīng)用平臺……完成了基礎(chǔ)建模軟件和全過程應(yīng)用平臺從“能用”到“好用”的蛻變。

破局：從“實(shí)驗(yàn)室”到“主戰(zhàn)場”的跨越

當(dāng)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(shí)驗(yàn)室的理論驗(yàn)證走向產(chǎn)業(yè)主戰(zhàn)場的規(guī)模化應(yīng)用，標(biāo)志著發(fā)電工程領(lǐng)域“卡脖子”技術(shù)突圍進(jìn)入縱深階段。

在我國首個將國產(chǎn)BIM全鏈條應(yīng)用于大型燃煤電廠的示范項(xiàng)目——舟山電廠三期擴(kuò)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(yīng)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(zhǔn)識別出58根冗余的沖孔灌注樁，這一幕直接讓舟山三期項(xiàng)目的建造速度“開了掛”，5號機(jī)組“鍋爐水壓實(shí)驗(yàn)”比原計(jì)劃提前整整60天，5號機(jī)組并網(wǎng)的時間提前了30天，工程造價(jià)較批復(fù)概算降低明顯，經(jīng)濟(jì)效益顯著，意味著國產(chǎn)軟件實(shí)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(yīng)用平臺，將復(fù)雜的鍋爐系統(tǒng)、汽輪機(jī)組與環(huán)保設(shè)施轉(zhuǎn)化為精準(zhǔn)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(zhǔn)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(shí)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(fēng)電場應(yīng)用BIM技術(shù)進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)、軟件、平臺的加持下，惠州電廠同步采用國產(chǎn)BIM設(shè)計(jì)，出圖時間減少20%，提高了設(shè)計(jì)效率，提前3周完成了余熱鍋爐、發(fā)電機(jī)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(jì)、基于BIM的多源數(shù)據(jù)管理、開挖管理、地質(zhì)預(yù)報(bào)、反饋分析及安全監(jiān)測等實(shí)際應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、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(fēng)險(xiǎn)，實(shí)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(diǎn)向全行業(yè)輻射，這套自主技術(shù)體系將接入更多風(fēng)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(shí)踐。