基于數字化技術的工程質量管理模式在光伏電站工程EPC 項目中的應用研究
——以甘孜基地光伏電站項目為例

白映波 李東海 李 賓 凌 磊 茹陽陽

（1.國家電投鄉城縣興川新能源投資開發有限公司，四川省甘孜藏族自治州 627850；2.中國電建集團北京勘測設計研究院有限公司，北京 100024）

0 引言

甘孜基地光伏電站位于甘孜州鄉城縣境內的頂貢大草原，是全球首個超高海拔光伏基地。作為大型光伏電站工程，甘孜基地光伏電站建設規模大、投資多、施工條件艱苦、施工環境惡劣，但施工質量標準要求高，施工質量和進度管理存在極大的挑戰。同時，增加了工程建設管理難度，使用傳統管理手段進行光伏發電工程質量管理已達不到當前工程現場管理的要求。

為實現甘孜基地光伏電站工程智能化、規范化、精細化管理，創新采用數字化技術，借助BIM 技術與GIS 可視化展示對工程建設的質量管理進行全面控制，改變傳統模式下施工質量管理存在的管理人員職責不明確、管理流程混亂等問題，實現創新引領、融合發展、打造精品工程的目標。本文主要基于數字化技術，探討工程質量管理在甘孜基地光伏電站EPC 模式下的應用。

1 數字化光伏電站工程質量管理的必要性

高海拔光伏電站工程存在施工環境惡劣、施工周期短、地質環境影響大等特點，且對施工質量要求極高，其質量管理具有控制要點多、施工質量受人為因素影響較大、精度要求高等特點，因此質量管理方面難度巨大。盡管國家層面出臺制度文件加大對質量監督的管理力度和執法力度，專門成立了光伏工程質量監督機構，在行業內的資質管理中加速構建企業質量管理信用體系，但是仍然存在一些施工企業質量意識淡薄、操作流程不規范的問題，這也導致了光伏工程質量問題頻發，甚至出現工程質量事故的情況。不管是原材料造價還是施工過程管理不到位，都將對工程造成巨大的損失。因此，加強工程建設質量全過程管理，既是光伏工程項目管理的重要組成部分，也是決定工程項目管理成敗的關鍵。

隨著物聯網、大數據、BIM、可視化等前沿技術的高速發展，為實現高質量管理，國內大型復雜的工程項目紛紛借助數字化技術進行施工質量管理且效果顯著。工程質量管理作為光伏工程建設項目管理的關鍵一環，采用數字化技術，結合BIM 三維模型與規范化的質量驗評流程進行掛接，精確地記錄光伏組件、逆變器等在施工過程中的各項數據信息，實現施工過程“電子化”質量驗收，并且通過GIS 可視化對工程大數據進行統計分析，從整體上對工程全過程質量管理進行嚴格把控，提高工程質量精細化管理的水平和能力。

2 基于數字化技術的工程質量管理模式

甘孜基地光伏電站作為全球首個超高海拔光伏基地，采用設計施工總承包（EPC）模式的大型光伏電站項目，是踐行“雙碳目標”的新能源行業標桿工程，開創了超高海拔光伏電站建設模式的時代先河，是我國新常態下新能源開發理念和方式的重大創新[1]。為滿足 EPC 模式下超高海拔光伏電站的建設管理需求，甘孜基地光伏電站項目工程管理部利用數字化技術、三維BIM 技術及GIS 可視化研發了光伏數字化建管系統，并且首創了一套適用于光伏項目EPC 總承包模式的質量管理模塊[2]。該模塊涵蓋了線下表單電子化轉換、建立表單庫及標準庫在線配置質量驗評流程、移動端表單填報及上傳現場驗收影像資料、現場“無紙化”質量驗評、電子表單PDF 格式輸出及打印歸檔、電子表單掛接質量BIM 模型展示、基于GIS 可視化進行質量巡檢問題追蹤處理等功能，極大地提高了各子陣質量驗評的工作效率，規范了質量驗評的流程。

甘孜基地光伏電站數字化建管系統質量管理模塊總體架構包括“一平臺+一App”，現場質量管理采用“線上+線下”驗收的模式，側重于系統平臺電子驗評表單的填報和驗評流程申請與現場質量App 端采集質量驗評影像資料和上傳相結合[3]，規范了光伏現場質量驗評的流程，大大縮短了驗評申請提交反饋的時間，結合移動端現場驗評，節省了大量的紙質驗評資料，實現了驗評結果的及時反饋，提高了質量驗評效率。數字化建管平臺質量管理模塊功能如圖1、圖2 所示。

圖1 數字化平臺質量驗收流程及功能

圖2 質量巡檢閉環管理

2.1 基于BIM 技術的質量驗收管理

基于BIM 技術的質量驗收管理主要包括建立健全的工程質量驗收標準庫、制作電子化質量驗收表單、表單線上流轉、結合移動端進行質量評定。實現光伏發電工程質量驗評標準化、高效化管理。

2.1.1 工程質量驗收標準庫

工程質量驗評標準庫是數字化系統質量驗評的基礎，結合光伏項目質量驗收規范，對光伏本體工程、升壓站工程及送出工程相關工程劃分進行定制化配置，建立檢驗批、分項工程、分部工程、單位工程質量驗評標準庫，研發試驗檢測模塊，輔助工程質量驗評。

2.1.2 線上工程質量驗收流程

對于光伏EPC 項目來說，工程質量驗收往往具有一定滯后性，為解決這類問題，數字化系統將繁瑣的線下質量驗收流程提到線上，極大地縮短了驗收流程審批的時間，使質量驗收流程更規范、流程運行更便捷[4]。根據EPC項目的特點，以檢驗批質量驗收為例，在進行質量驗收時，由施工單位線上調取質量驗收申請表單，發起質量驗收申請，由總包單位進行審核，由監理單位批準后開始進行質量驗收工作；接收到消息推送后，施工單位調取質量驗收表單庫進行自檢，報送總包單位進行復檢，最后報送監理單位進行終檢，以最高的效率完成線上質量驗收工作。

2.1.3 質量評定

Web 端質量評定是查看移動端質量驗評上傳的電子驗評表單、附件資料及現場影像資料的門戶，也是場區上傳監測、測量等資料、材料和發起填報質量驗評流程的平臺。場區內質量驗評完成自檢、復檢工作后，上傳對應的附件資料及影像資料，由監理單位攜帶移動端設備進行現場終檢，完成驗評資料的最終評定。

2.1.4 BIM 模型關聯及展示

建立精細化的場區BIM 模型，實現光伏場區漫游、測量、掛接資料等功能，為質量BIM 進行數據支撐，系統可在工程不同的施工階段將質量驗收表單與對應的子陣BIM 模型進行關聯，實現質量BIM 可視化展示各子陣質量驗收記錄及驗收資料，可在線預覽和下載[5-7]。另外，在質量BIM 界面可將各標段的質量驗收結果進行統計，包括質量評定統計、優良率變化趨勢及總體優良率等詳細質量評定信息。質量BIM 模型關聯與展示如圖3 所示。

圖3 質量BIM關聯與展示

2.2 基于GIS 可視化的工程質量巡檢

基于GIS 可視化技術，現場工程設置巡檢部位庫、指定巡檢線路、巡檢人發起巡檢記錄、整改人整改后進行問題整改反饋，形成質量巡檢問題整改的閉環管理。質量巡檢可視化主要以坐標為紐帶，關聯巡檢過程中記錄的各標段巡檢問題，用特殊樣式標記在工程地圖上。同時，以列表形式展示問題詳情、整改情況及整改前后的對比照片，以直觀統計圖形式統計問題數量、占比等信息，方便現場管理人員快速掌握巡檢情況。質量巡檢可視化如圖4 所示。

圖4 質量巡檢可視化

3 數字化質量管理在光伏電站工程建設中的應用

3.1 項目概況

甘孜基地光伏電站項目場址位于四川省甘孜藏族自治州鄉城縣正斗鄉正斗壩子，場區大部分為中度退化草場，場區地勢開闊，地形平坦，場內海拔高度3920 ～4280m，屬于山地地貌。場址區中心坐標為北緯29°9′40″、東經99°21′00″，總面積約7.2km2。場址區有已建光伏進場道路，交通較為便利，具備較好的場地和運輸條件。工程選用電池組件支架形式有平單軸、固定支架、季調支架、柔性支架等多種支架類型；組件形式有P-PERC、N-TOPCon、N-HIT、N-IBC、單玻/雙玻、大硅片、半片、三分片、疊瓦等形式。為更好地開展甘孜基地光伏電站質量管理工作，運用智能化、大數據、物聯網、BIM 等技術，建設一套技術領先、管理標準的光伏電站智能質量管理平臺，涵蓋工程建設期的施工質量管理，推動產業高質量發展。

3.2 甘孜光伏電站質量驗收

3.2.1 建立質量驗評表單庫

質量驗評表單的電子化是甘孜基地光伏電站數字化質量管理的基礎工作。根據現場參建單位提供的單位工程、分部工程、分項工程及檢驗工程共計164 份紙質質量驗評表單進行電子化研發，研發的電子化表單根據原始紙質表單1:1 內置在數字化管理系統內，表單內容及格式與原表單保持一致。

3.2.2 在線配置驗評表單

系統內研發的每張電子表單自動生成獨一無二的二維碼，并建立完善的工程劃分表，根據每個表單適用的工程類別進行區分，以便現場管理人員調取相應的質量驗評表單進行配置。表單配置是甘孜基地數字化質量驗評流程的第一步，在系統中對各工程質量驗收所需的質量驗評表單進行人工配置后，即可在Web 及App 端進行線上填報和下載。

3.2.3 質量評定

甘孜基地光伏電站數字化質量管理系統是國內第一個將光伏工程從樁基基礎到組件、電纜橋架、逆變器安裝，送出線路及升壓站建設全過程做到電子質量驗評的系統，該系統將164 張表單全部研發至系統，實現數字化質量驗評，大大提高了質量驗評環節的規范性和準確性，提升了質量驗評效率。以光伏發電系統土建工程檢驗批質量驗評為例，系統質量驗評為減少現場質量驗收人員的工作量，自動獲取對應的檢驗批工程基本信息，在需要進行文本輸入的表格內設置模板，管理人員也可自行進行編輯，在需要簽字蓋章的區域通過各管理人員上傳的電子簽章進行輸入。按質量驗收流程快速完成線上質量驗收流程審批和現場質量驗評工作。檢驗批質量驗評流程如圖5 ～圖7 所示。

圖5 檢驗批質量驗評表單配置

圖6 檢驗批報驗表

圖7 檢驗批質量驗評

3.3 甘孜光伏電站質量巡檢

甘孜基地光伏電站質量巡檢采用智能巡檢模式，結合App 端進行使用，系統通過GIS 可視化手段展示各類質量巡檢問題及巡檢整改情況，App 端質量巡檢包括巡檢記錄、問題整改和巡檢線路3 個模塊，在數字化系統中內置甘孜基地項目現場地圖，并設置各子陣、塔基、升壓站等區域邊界，現場質量監督人員通過移動端定位功能在光伏場區內進行質量巡檢，將質量巡檢問題進行上傳，要求整改負責人進行問題整改，整改負責人完成質量問題整改后，進行線上反饋，完成質量巡檢的閉環管理。同時，系統根據巡檢記錄的點位自動記憶巡檢點，多條巡檢點位組合生成巡檢線路，作為后續質量巡檢的常用路線。巡檢記錄、問題整改記錄及巡檢線路如圖8 ～圖10 所示。

圖8 質量巡檢記錄

圖9 問題整改反饋圖10 巡檢線路

4 結語

隨著數字化、BIM 技術的高速發展，將數字化技術作為一種輔助手段進行工程質量管理已經成為大型光伏發電項目質量管理的必然趨勢。甘孜基地光伏電站項目工程建設質量管理充分發揮數字化技術優勢，通過工程數據中心對質量管理的數據進行統計、整理，使工程質量管理數據實現線上流轉，打破了傳統管理模式下的“數據孤島”，促進各參建單位之間的溝通協調，極大地提高了大型光伏項目現場的質量管理水平，在EPC 模式光伏電站建設管理領域起示范作用，有助于數字化質量管理模式在電力行業乃至其他行業推廣應用。