数字孪生模型助电力行业高效的突破扩建挑战

　　湖北咸宁的茶庵岭—肖家洲地区经济发展较好。过去，该地区供电可靠性较差，供电不稳定。茶庵岭—肖家洲输电线路走廊位于城区内，周边环境复杂，路径受限，新增输电线难度较大；而且，线路需要跨越该地区的主要高速公路，这增加了在不影响商业和住宅区交通的情况下新增输电线的难度；部分线路走线段位于长江分洪区范围内，因此必须从一开始就考虑未来输电塔周围可能出现的洪涝灾害，使得情况进一步复杂化，要找到提升该区供电能力的解决方案，必须采用一种新方法。

　　中国电建集团湖北省电力勘测设计院有限公司负责设计和交付一条新的 220 kV输电线，为新建的220kV肖家洲变电站提供电源。新项目的建成将提升嘉鱼县35万用户的用电质量。设计院面临着诸多挑战，为了应对这些挑战，工程团队首先使用ContextCapture为受影响的地区创建了一个完全沉浸式的数字孪生模型。通过对多个城市和路段在内的整个地区进行建模，建立了沉浸式的数字基线，据此进行设计研究。工程师利用AECOsim Building Designer、Bentley Substation 和STAAD.Pro创建了这条输电线的数字工程模型，该模型可以添加并合并到沉浸式数字孪生模型中，从而实现工程设计可视化，并可以确定潜在的障碍和问题。与之前的方法相比，这种方法可以对设计进行分析和优化，确保杆塔的结构良好，尽量减少对城区和交通区的干扰并缩短设计时间。利用 Bentley iModel技术所得到的设计可以完全载入三维地球中，确保多个利益相关方可以审查规划的路线和设计。

　　在设计阶段完全实施数字工作流并将其与沉浸式模型结合取得了显著的成效。除了提升在线协作之外，还降低了12%的设计时间、16%的校核时间和5天的现场工作时间。这一设计还减少了6处房屋拆除，并确保了每个跨越路段能够实现最佳设计。设计优化还节省了材料成本，平均塔重下降了 1.2% ，线路路径长度降低了0.5千米。

　　通过加强与承包商和设计部门的协作，设计校核得以优化，减少了杆塔、输电线和环境之间的冲突，减少了之后的返工和现场问题。湖北省电力勘测设计院有限公司采用数字化设计与协作模型，为这个总投资3221 万元的项目节省了 600 多万元成本。该公司利用数字环境不仅节省了成本，而且在保护环境的同时改善了咸宁区居民的生活。

　　湖北省电力勘测设计院有限公司工程师张梁表示：“创新的使用Bentley软件进行架空输电线路的设计工作，通过多专业协同工作，减少了设计时间约40小时。通过实景模型支持的全线输电线路杆塔布置模型，减少了校核审核时间32小时。降低了约12%总设计时间和16%校核时间。”

　　新疆变电站工程利用数字孪生模型改善设计伙伴之间的协作

　　新疆 750 kV变电站工程位于中国新疆博尔塔拉蒙古自治州，这一地区的新能源发展迅速，境内风电装机容量为 445.5 兆瓦，光伏发电装机容量为 530 兆瓦。加快博州光伏电和风电的打捆外送，需要坚强的网架支撑和高电压、大容量的外送通道作保障。博州 750 kV输变电工程的建成将为新能源外送增加一条新“途径”，不仅提高该地区供电的安全可靠性，也会大大提高当地人民的生活水平。

　　中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司利用AECOsim Building Designer、LumenRT、MicroStation、STAAD 和 Bentley Substation等多种 Bentley 应用程序，交付了新的 750 kV变电站。该公司基于 Bentley ProjectWise 建立了一个互连数据环境，以实现项目参与者之间的无缝协作。要完成这个总投资 5 亿元的工程，需要采用真正的设计和分析建模方法，充分利用数字孪生模型的强大功能优化设计工作，改善设计合作伙伴之间的协作并节省工程总成本。通过充分利用数字化设计理念，围墙内占地面积节约用地30%，土方量减少70%，建筑面积减少60%，大大节省了设计时间，节省了30%的设计总成本并提前三天完成了项目。

　　该项目三维设计负责人朱宇航表示：“随着三维设计在变电站工程中更多的应用，可以帮助我们更多、更好、更高效的完成设计。在真实的三维设计中去表达设计，推敲设计，交流设计，以二维或三维的方式去交付我们的设计成果。三维协同设计更接近于设计的本质：从无到有的设计过程。在这个过程中，首先提供了一个真实的“三维空间”来实现我们的设计，这相当于真实的再现和扩展了原来在设计师脑子里的“三维想象”，同时，在三维设计协同的设计模式下，更强调团队的效率，而不是某个人或某个专业的效率。”