國外風電EPC項目設計前移工作簡析

胡森，袁靜

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，杭州 311122)

0 引言

在國家“一路一帶”倡議的積極指引下，海外市場成為越來越多中國大型工程公司積極開拓的重點區域，海外項目也如雨后春筍般蓬勃開展。由于新能源工程總承包(EPC)項目具有短平快的特點，如何克服傳統總承包項目管理的弊端，實現設計、采購、施工、調試和試運行的工程全階段科學管理，在較短時間內推進項目安全高效的執行，是EPC項目管理必須考慮的問題[1-3]。結合泰國L風電工程實踐經驗，對現場設計團隊的工作特點開展初步研究。

1 工程概況

泰國L風電工程位于呵叻府(Nakhon Ratcha-sima)北沖縣(Pak Chong)和四球縣(Sikhio)之間的L抽水蓄能發電廠水庫上游，與呵叻市的距離大約為62 km，屬于山地風電場。項目投資方是泰國國家電力公司(EGAT)，本項目是EGAT首個正式的風電項目，主要用于風力發電的研究，未對電能消納做硬性要求。風電場共布置12臺單機容量2.0 MW的GE風電機組，總裝機規模24.0 MW。12臺機組已于2017年12月全部投產并網發電。

2 設計前移的主要目的

根據合同規定，項目從開工到交付僅有15個月。外部條件要求項目管理團隊和設計團隊需要在最短時間內熟悉合同，并按照國際工程管理方法及時開展項目設計和設備采購等關鍵工作。根據業主合同要求，機電設備大多采用單一來源采購，且產地都建議在泰國境內。

當地設備廠商的出圖習慣往往與中國廠商有較大差異，同時電網審核部門對于圖紙也有自己特殊的要求。設計團隊將設計辦公場所轉移到現場去，便于第一時間掌握此類信息，在后續的設計工作中更快地吸收使用。

苛刻的條款勢必要求采購團隊和設計團隊精誠合作、及時溝通，于是設計前移順理成章提上了議事日程。

3 設計前移的工作內容

3.1 明確EPC合同條款

工程總承包合同是承包方與業主或業主代表進行經濟活動很重要的依據和基礎，也是工程實施過程發生糾紛時處理的前提和依據[4]。圖紙中的符號代表設備或功能，不同的符號意味著設備配置的重要差別。在合同執行前，應完整通讀合同，熟悉合同框架結構。在執行時，應逐條研讀合同，為簽訂設備采購合同做好前期準備。

合同中某些通用條款，往往成為執行的難點，因為不同人對通用條款執行范圍的理解會產生差別。設計團隊如果發現合同中的技術風險，需要提前考慮好應對方法，及時報備項目部做好應急預案；不合理或者完全不必要的具體參數應逐條摘錄，及時進行項目策劃或者提請項目部發函澄清；合同中的專有詞匯，應及時明確適用范圍，如本工程中對建(構)筑物的接地有明確要求，對建(構)筑物的涵蓋范圍應予明確。

3.2 正確認識設備供應商

國際工程EPC模式下市場競爭漸趨白熱化，投資方選擇承包商的標準往往會結合當地政府的潛在需求，實行屬地化采購[5]。由于工作習慣差異較大，使設備圖紙技術交流變得十分困難，任何一點微小的變化、附屬小設備的增減都極可能增加額外費用。

因此，系統工作原理圖的審批應放在首要位置，協同設備廠家，早完成早提交，盡量在第1版圖紙將所有問題考慮周全。本項目標書對消防系統聯動控制系統的要求多而細，如消防系統配置、設備選型、操作流程及遠端畫面設計等。為防止廠商修改圖紙的周期過長，造成技術交流障礙，應先提交準確的控制系統原理圖進行審批。方案審批進度大大加快，為整個消防控制系統合同的簽訂奠定了良好的基礎。

3.3 設計成果標準化

標準化是針對重復性高、自我改進需求低的場景，結合既往實踐經驗將材料、工序、進度、成果做預先、統一的模式要求。標準化極大程度地實現了效率優先原則[6]。設計成果標準化提高了技術人員的工作效率，促進了對用戶需要的響應速度，從而提升了整個企業的市場競爭力。

電氣主接線圖是電氣專業的主要圖紙之一，是進行后續控制保護配合的重要資料輸入。主接線圖除了要標明主要設備及其參數外，各類設備的電廠標志系統(KKS)碼必不可少；正常運行各類開關的開合狀態也應一一標明；分頁表示的場區連接處的語言也應統一格式；應附上必要的參考圖紙(如主合同中的主接線圖、電纜路徑圖和場用電圖)，作為后續設計的基礎和前提。

設計期應提前至資料確認階段，為后續的設備采購做好鋪墊工作。

雖然這些流程會增加前期設計的工作量，但一旦設計團隊接受這種設計思維方式，就能體會到標準化所帶來的巨大便利。

瀝青混凝土路面常見的施工缺陷主要有：路面波浪、橫縫跳車、密實度不夠、局部推移、松散、隆起等。橫縫跳車主要是施工工藝上的問題，在處理橫縫時要將已成型的路面切齊，并在接觸面上澆灑粘層瀝青。造成密實度不夠的原因主要有：油石比不準確、壓實遍數不夠或壓實機具偏輕等。而基層軟弱、油石比偏大、壓路機起停速度太快等因素，是造成局部推移、松散、隆起的主要原因。

3.4 接口圖設計

繼電保護系統外聯接口眾多，與交直流電源、互感器、斷路器、刀閘、通信設備之間具有較為密切的關聯，需要結合電氣主方案選擇的電氣設備，對繼電保護系統和其他連接裝置接口進行經濟合理、安全適用的設計，促進整套電氣方案有效安全地進行。特別是執行涉外項目時，雖然風電工程設備簡單，但是由于EPC合同的編制千差萬別，執行嚴謹性也高，接口圖設計就變得十分必要。接口圖設計(如圖1所示)在設計初期就可明確對應設備與其他設備的接口、信號、電源等信息；在圖紙審批的過程中，也能盡快并及時地發現功能缺失；同時，設備接口圖也是約束廠家的重要附件，對信號傳遞方向和方式、提供的信號內容、電源類型大小等內容都可以做到事前約束。

接口圖是EPC工程設計前移過程中必要的產物，它在技術合同簽訂、合同談判、設備采購、最終投產運行中發揮了十分關鍵的作用，成為與業主、設備商溝通的重要橋梁。

3.5 點表與閉鎖邏輯

控制保護系統的輸入/輸出(I/O)點表和閉鎖邏輯方案也應在設計前期完成編制設計。

電站數據采集與監視控制(SCADA)系統在廠驗時，該項目業主EGAT對于信號的內容、數量、排列的順序都有要求：所有開關的狀態信號，要先接合閘狀態后接分閘狀態； 設計成果一旦提交，非特殊情況下I/O點表信息排列順序不宜修改，即使該信號不存在，也應置為預留狀態；同時注意可編程邏輯控制器(PLC)的點位數量，應盡量按模塊排列信息。

所有設計的輸入信息均來自于I/O點表，故前期確定點表也可以用此文件來約束各設備廠家，要求他們務必提供相關必要信息。如中壓柜斷路器操作閉鎖邏輯圖，應該表示斷路器在遙控條件下合閘狀態(如圖2所示)。

圖1 環網柜接口

Fig.1 RMU interface

圖2 中壓柜斷路器操作閉鎖邏輯

Fig.2 MV switchgear CB operation interlock

由于本工程增加了同期功能，合閘邏輯異常復雜。邏輯圖信號數量眾多，需要各相關設備廠家配合完成。另外，保護裝置和斷路器是在2個屏柜安裝，需要花費精力來協調此項閉鎖任務，外部接線也增加了不少。故閉鎖邏輯圖提前規劃完成，明確標注供應商的負責范圍，就可在后續執行中事半功倍。

3.6 KKS編碼系統

KKS是對信息分類整理后、按照既定規則進行編碼管理的編碼系統，能夠為電力能源行業實現數字化管理提供數據基礎。 KKS編碼系統廣泛應用于國家電網、發電集團、電力行業的勘測設計公司、建設施工公司以及財務評價公司。其最大優點是涵蓋容量大、可擴充性佳，所有設備均有固定且有特殊意思的識別碼，而且編碼結構邏輯合理、層次分明、簡明扼要，專業人員與人工智能均能方便快捷操作使用[7]。

KKS碼對于設計工作也很有利：它可以規范設計成果中的編碼部分，使其標準化；可以根據代碼快速定位設備類型、功能，線纜型號、作用等；同時也可達到對設計產品復查的效果。該項目啟動會上就特別提出此項設計任務的要求，故設計前移階段應充分重視KKS碼，降低設計產品的返工率。

本工程KKS編碼至少增加了30%的工作量。業主對KKS碼的重視程度遠超預期，細到設備接口、設備、線纜、各類送審文件都有KKS碼。設計成果提交時，各類KKS碼也經再三復核。

3.7 資料整理和版本管理

所有設計成果往往需要經歷數次審批、返回、修改、再審批的過程，耗時漫長，中間成果很多。對各類文檔進行科學的版本管理十分必要。對文檔、郵件、會議紀要、部分即時通聊天記錄詳細記錄在案，作為設備廠驗時處理糾紛的強有力證據。

版本管理對于版本的控制具有優勢明顯的溯源性，每一個歷史文件都能恢復，都能詳細地記錄，其中包括各版本的修改時間戳，修改內容、檢出時間戳，上下序版本樹，修改鎖定規則等，為版本管理提供科學合理的修改/保存/查詢方案[8]。

科學的版本管理也是推進合理設計進度的有效手段。各類設計產品可以分主次、分先后、分難易，通過版本管理，能對手頭上的各類設計產品的進展情況一覽無余。雖然該項內容是項目管理的重要執行手段，但是在目前事務千頭萬緒的情況下，引用和借鑒此項內容可以避免設計人員的資料更新不及時，任務執行進度不明確等不利情況頻繁出現。

4 結果及展望

本工程設計前移團隊通過在泰國2個多月的努力，與項目管理團隊無縫對接，大大加快了設計方案審批進度，保證了機電設備采購工作執行，為項目最終按時投產發電奠定了堅實基礎。

通過本工程設計前移的具體實踐，再次說明設計前移不僅要求人員前移，更需要功能前移，意識前移。功能前移意味著設計重點應放在基礎設計階段，精力主要投入到用于指導詳細設計的設計原則審批上來[9]。前移要求設計團隊培養獨特的管理型設計思維，設計為管理服務，努力設計出經濟性優、技術合理、進度保障的三優方案。另外，與業主/業主工程師保持良好的工作關系，也是設計前移乃至整個項目能夠順利執行的必要條件。