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一、案例實施背景

（一）項目簡介

三峽恒基能脈瓜州70萬千瓦“光熱儲能+”項目，集200MW光伏發(fā)電、400MW風(fēng)力發(fā)電、100MW光熱發(fā)電為一體，甘肅省安裝建設(shè)集團(tuán)有限公司（簡稱：甘肅安裝集團(tuán)）承建的100MW塔式光熱電站，項目總投資21.9億元，采用EPC總承包模式。該項目主要發(fā)揮儲能調(diào)峰調(diào)頻作用，在降低光伏、風(fēng)電棄風(fēng)棄光率的同時，促使發(fā)電平穩(wěn)可控。該項目是全球首個“雙塔一機(jī)”模式的塔式光熱電站，擁有兩座200.5m高的吸熱塔和一臺100MW汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組。

廠區(qū)總占地面積301.07公頃，劃分為光熱發(fā)電區(qū)、定日鏡組裝區(qū)、行政生活區(qū)等。其中，光熱發(fā)電區(qū)分為東、西兩個鏡廠，擁有26954組定日鏡，位于交集處的600余組定日鏡實現(xiàn)了雙向共用，大大提高了發(fā)電效率。核心發(fā)電島位于西鏡廠，包含冷、熱熔鹽儲換熱系統(tǒng)，蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（SGS）、主廠房、空冷平臺、化水車間、化驗樓、冷熱熔鹽罐等。

（二）重難點(diǎn)分析

1.施工技術(shù)

新該項目作為全球首個“雙塔一機(jī)”模式的塔式光熱電站，可借鑒的項目經(jīng)驗較少，在施工技術(shù)各方面均有創(chuàng)新，也對BIM技術(shù)應(yīng)用帶來了新的挑戰(zhàn)。

2.項目規(guī)模

大該項目涉及到土建、機(jī)電、管道、熱機(jī)、壓力容器等眾多專業(yè)，對于多專業(yè)協(xié)調(diào)要求高；同時，如何實現(xiàn)26954組定日鏡的參數(shù)化建模及現(xiàn)場安裝也是一個不小的挑戰(zhàn)。

3.超危工程

多該項目包含吸熱塔翻模施工、汽輪機(jī)基座、空冷平臺、深基坑、高支模等30余項危大、超危大工程，對技術(shù)方案的編制和現(xiàn)場的安全技術(shù)管理提出了更高的要求，BIM技術(shù)三維可視化、參數(shù)化的優(yōu)勢得以充分發(fā)揮。

二、案例實施的方法和內(nèi)容

（一）核心數(shù)據(jù)模型

1.吸熱塔

吸熱塔的總高為200.5m，筒身為165.5m的變截面、變坡度鋼筋混凝土筒體，內(nèi)部包含樓梯井、電梯井、觀光平臺、電氣平臺、檢修平臺、冷熔鹽上升管路、熱熔鹽下降管路等。通過建立參數(shù)化族自建族，實現(xiàn)了內(nèi)外徑及高度的自主控制。頂部為35m高的吸熱器，主要由鋼結(jié)構(gòu)框架，出、入口緩沖罐、高壓空氣罐、吸熱器屏、防護(hù)罩等組成。

2.定日鏡

定日鏡作為本項目的核心構(gòu)件，由9塊超白玻璃組成，單鏡面的反射面積為29.7m2，總采光面積為80萬m2，面對不同的使用場景，甘肅安裝集團(tuán)分別建立了施工數(shù)據(jù)模型和工廠生產(chǎn)模型。

3.冷、熱熔鹽罐體

本項目包含冷、熱熔鹽兩個罐體，其中冷鹽罐材質(zhì)為Q345R的碳鋼，直徑為28.302m，熱熔鹽罐為TP347H的合金鋼，直徑為28.94m。BIM小組根據(jù)現(xiàn)場情況對罐體模型進(jìn)行了數(shù)據(jù)建模，并完成鋼板數(shù)據(jù)分割、數(shù)據(jù)編號等工作，確保罐體焊接的順利進(jìn)行。

（二）特色亮點(diǎn)

26954組定日鏡的安裝作業(yè)是本項目的一大重難點(diǎn)，BIM小組通過應(yīng)用Dynamo軟件進(jìn)行參數(shù)化編程，實現(xiàn)了定日鏡模型的批量生成、參數(shù)信息的批量錄入、參數(shù)化控制、數(shù)據(jù)調(diào)用、數(shù)據(jù)追蹤、模擬分析、模型精度的動態(tài)切換等功能，用以輔助施工現(xiàn)場的安裝作業(yè)工作。

首先，借助BIM技術(shù)對鏡場布置方案進(jìn)行了多維度的方案比選，這一過程充分考慮了現(xiàn)場獨(dú)特的地形特征與光照條件，旨在最大化的提升聚光效率。經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治雠c優(yōu)化，最終采用雙鏡場的環(huán)形交錯分布策略，這一創(chuàng)新設(shè)計不僅巧妙地融入了自然地形，還通過鏡場交集處的鏡面共用，顯著提升了整體布局的靈活性和發(fā)電效率。

隨后，建立定日鏡數(shù)據(jù)庫，記錄包含編號、坐標(biāo)、高程、仰角、方位角等信息參數(shù)。同時建立兩種預(yù)制管樁模型、仰角可控制的參數(shù)化定日鏡模型，采用共享數(shù)據(jù)集的方式，實現(xiàn)了自定義參數(shù)在明細(xì)表中批量統(tǒng)計及修改。

緊接著，編寫運(yùn)行程序，其基本邏輯為提取數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)篩選、依據(jù)坐標(biāo)生成模型、方位角控制、仰角控制、參數(shù)信息的批量錄入。

最終，實現(xiàn)了參數(shù)信息的批量錄入、查詢及使用，既方便了定日鏡的現(xiàn)場安裝，也可服務(wù)于項目后期運(yùn)行程序的調(diào)試。

（三）設(shè)計階段

1。吸熱塔

通過對吸熱塔塔筒結(jié)構(gòu)自振周期的三維模擬，分析不用振型下風(fēng)荷載和地震作用對結(jié)構(gòu)的影響，確保了結(jié)構(gòu)的安全性和設(shè)計方案可行性。

2.定日鏡

光學(xué)質(zhì)量是定日鏡的重要性能指標(biāo)，其參數(shù)除了與制作工藝有關(guān)以外，同樣也與定日鏡支撐和自重導(dǎo)致的形變存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。通過對定日鏡三維結(jié)構(gòu)模型的分析，進(jìn)行不同鏡面大小的方案比選，選取較輕型、較合理的支架設(shè)計，用以得到更有效的高品質(zhì)光學(xué)質(zhì)量。

3.熔鹽罐

通過熱應(yīng)力模擬計算軟件對熔鹽罐體的核心結(jié)構(gòu)進(jìn)行應(yīng)力分析，同時，運(yùn)用CFD軟件對熔鹽動態(tài)進(jìn)行流體模擬計算，考察運(yùn)行狀態(tài)下核心設(shè)備的穩(wěn)定性。

（四）施工階段

1.基于BIM的圖紙審查

在項目管理中，圖紙審查是一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，它直接關(guān)系到項目設(shè)計的準(zhǔn)確性、施工的可行性以及后續(xù)運(yùn)維的順暢性。傳統(tǒng)方法往往依賴于二維圖紙，通過人工比對、討論和修正來發(fā)現(xiàn)問題，這一過程不僅耗時耗力，還可能因為溝通不暢或理解差異導(dǎo)致問題遺漏或誤解。本項目應(yīng)用BIM技術(shù)大大的提高了工作效率，快速發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、解決問題，確保項目安全高效的順利開展。

2.吸熱塔翻模施工法

由于混凝土吸熱塔的結(jié)構(gòu)特殊性，經(jīng)多輪專家論證，最終采用翻模施工法，該工法具有速度快、質(zhì)量好、機(jī)具簡單，提升平穩(wěn)，工法成熟等特點(diǎn)。首先，通過翻模結(jié)構(gòu)的有限元分析模型，考慮不同施工工況下的受力荷載，確保施工安全。

隨后，建立施工數(shù)據(jù)模型進(jìn)行三維模擬分析，以3層為一個循環(huán)，每層1.5m共4.5m，形成三維技術(shù)交底視頻，直觀的展現(xiàn)技術(shù)方案意圖。

最終，通過BIM技術(shù)的應(yīng)用，安全高效地完成了翻模施工作業(yè)。

3.熔鹽罐體液壓提升倒裝法

目前，國內(nèi)大型儲罐的施工工法主要有水浮正裝法、內(nèi)腳手架正裝法施工、罐外壁或內(nèi)壁掛三角架與罐壁小車行走正裝法、液壓提升倒裝法等。

本項目采用液壓提升倒裝法進(jìn)行施工，這種施工方法對施工單位的裝備能力及技術(shù)要求非常高，一般企業(yè)難以達(dá)到，其優(yōu)勢在于減少翻新及修補(bǔ)成本、提高施工效率、減少現(xiàn)場安全隱患。

為了確保提升過程的萬無一失，BIM小組通過利用三維模型模擬了整個提升倒裝過程，分析重難點(diǎn)及風(fēng)險點(diǎn)，把控罐體安裝過程中安全和質(zhì)量風(fēng)險。

4.預(yù)埋件跟蹤定位

吸熱塔擁有眾多的預(yù)埋件，其跟蹤定位尤為重要，通過建立預(yù)埋件參數(shù)化族庫，使其尺寸及信息參數(shù)與圖集保持一致，所有預(yù)埋件均可做到信息可查詢，流程可追蹤，質(zhì)量可追溯。

三、成果取得的成效

（一）經(jīng)濟(jì)效益通過以下BIM技術(shù)應(yīng)用點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場實際應(yīng)用情況，綜合計算目前提高項目利潤約2%。