數字化設計在風電工程中的應用研究

2015-07-18 11:13:18談宏力湖北省電力勘測設計院湖北武漢430040

中國新技術新產品 2015年2期

談宏力　舒　磊（湖北省電力勘測設計院，湖北武漢 430040）

高新技術

數字化設計在風電工程中的應用研究

談宏力舒磊
（湖北省電力勘測設計院，湖北武漢 430040）

摘要：數字化設計技術是地理信息系統、三維建模技術、數字化協同設計技術的集成應用。數字化設計手段、設計流程、設計成果與傳統的制圖設計都有很大區別。本文主要梳理了在風電工程中數字化設計的流程。介紹了如何運用Bentley系列軟件在風力發電項目中開展數字化設計以及如何利用數字化設計手段幫助提高生產效率，提高工程質量和提高成品的表現力。

關鍵詞：數字化設計；數字地形模型；信息模型

1　引言

BIM技術和全生命周期管理的理念在設計院得到廣泛認可。我院引進Bentley公司的系列軟件在發電變電領域中已完成過許多工程，為探求數字化設計在新能源領域的應用，我們選定了《新疆塔城老某風電場工程》以及《印尼南蘇拉威西某風電工程》為藍本進行了數字化設計應用與研究。

2　工程中的應用

2.1數字化設計軟件平臺配置

Bentley公司有覆蓋基礎領域的系列軟件，一般會根據實際工程需求及工程中參與的專業種類選定特定的軟件，通過這些軟件協同設計完成工程數字化模型。

在風電工程中我們選的軟件見表1。

2.2數字地形設計

風電場中風機布置分散，分布范圍巨大。常規的設計使用的都是平面的等高線地形圖，設計人員根據高層數值判斷地形選擇合適的位置布置風機。在數字設計中，使用GEOPAK Site建立數字地面模型、對場地平整道路布置進行設計。對地形設計處理結束后，生成三維的地面模型。通過三維地形可以更直觀準確的展示工程布置的實際情況。

GEOPAK Site軟件在場地布置設計方面的功能非常靈活。布置的場地可以是任何形狀并且具有雙向坡度，在設計時可以拖動場地的位置、修改場地的形狀，三維圖形可以實時反饋展示給設計人員。在前期方案階段，可以便捷的調整場坪及道路布置情況，并提供各種方案土方平衡數據，對優化方案設計提供極大的幫助。

2.3數字化模型

風電場工程中的數字化模型包括風機設備、風機基礎、升壓站中設備及建構筑物的模型。數字化設計是一種協同設計的模式，各個專業應用本專業的軟件做數字化模型，所有文件由ProjectWise平臺管理，各個專業以“參照”的方式嵌入其它專業的模型進行協同設計。

圖2　升壓站模型

采用數字化設計各個專業協同程度高，工程中碰撞或者不合理的設計在前期容易發現修改。數字化設計的模型有數據，可以為設計、工程量估算、采購、施工等階段提供數據支撐。數字化設計在升壓站電氣設計方面還有很多特點，例如：用于防雷計算、電纜布置、帶電距離校驗等等在此就不作詳細介紹。

2.4風機布置

風電場在布置風電機組時，關鍵是尋找投資和資源開發利用量的結合點，同時還要根據實際的地形和地域情況，因地制宜地進行優化布置。

風資源位置選擇時，利用Meteodyn WT軟件綜合模擬計算風電場工程整個場址區域的風能資源、平均風速分布、入流角及湍流強度等情況。

風電場設計的地形復雜，面積大，在考慮地形影響時充分利用風電場的土地和地形，考慮風電場的送變電方案、運輸和安裝條件，力求電力電纜長度較短，運輸和安裝方便。在滿足各種約束條件前提下，以整個風電場發電量最大為目標對風電機組進行優化布置。

圖3　風電場工程場址范圍80m高度平均風速分布示意圖

為了準確展現工程實際環境，可以利用模型漫游觀察。我們選用本院自主開發的《三維數字化電力規劃設計平臺》來做漫游動畫。首先導入地形數據再匹配衛片構成實景三維地形模型。風機及升壓站的數字化模型通過i-model格式文件也可以導入到該平臺，所有建構筑物模型及地形模型構建成了工程虛擬環境。通過直觀的觀察初步選定最佳的布置方案。

2.5風機基礎鋼筋三維設計

現階段常用的圖紙都是二維鋼筋示意圖。圖紙通常由設計人員按投影規則繪制平面、剖面鋼筋詳圖。施工時再由施工人員通過對圖紙的理解及想象轉化為實際立體的鋼筋布置。

但是在一些特殊而且復雜的鋼筋混凝土結構中，二維圖紙難以全面的表現配筋的意圖，或則施工人員對復雜的配筋形式難以理會圖紙的意圖。在這種情況下三維配筋表現形式更直觀更有優勢。

在軟件中數據與模型是相關的，在選擇數據表格條目同的時模型會高亮也可讓圖形縮放到被選擇的模型界面。通過數字化軟件給每種鋼筋賦予數據信息及編號，可以方便的按鋼筋種類統計出鋼筋的種類、每種鋼筋的數量、每種鋼筋形狀。在統計、下料、加工等過程中根據需要靈活的統計出需要的信息。