数字化设计在风电工程中的应用研究

2015-07-18 11:13谈宏力湖北省电力勘测设计院湖北武汉430040

中国新技术新产品 2015年2期

谈宏力　舒　磊（湖北省电力勘测设计院，湖北武汉 430040）

高新技术

数字化设计在风电工程中的应用研究

谈宏力舒磊
（湖北省电力勘测设计院，湖北武汉 430040）

摘要：数字化设计技术是地理信息系统、三维建模技术、数字化协同设计技术的集成应用。数字化设计手段、设计流程、设计成果与传统的制图设计都有很大区别。本文主要梳理了在风电工程中数字化设计的流程。介绍了如何运用Bentley系列软件在风力发电项目中开展数字化设计以及如何利用数字化设计手段帮助提高生产效率，提高工程质量和提高成品的表现力。

关键词：数字化设计；数字地形模型；信息模型

1　引言

BIM技术和全生命周期管理的理念在设计院得到广泛认可。我院引进Bentley公司的系列软件在发电变电领域中已完成过许多工程，为探求数字化设计在新能源领域的应用，我们选定了《新疆塔城老某风电场工程》以及《印尼南苏拉威西某风电工程》为蓝本进行了数字化设计应用与研究。

2　工程中的应用

2.1数字化设计软件平台配置

Bentley公司有覆盖基础领域的系列软件，一般会根据实际工程需求及工程中参与的专业种类选定特定的软件，通过这些软件协同设计完成工程数字化模型。

在风电工程中我们选的软件见表1。

2.2数字地形设计

风电场中风机布置分散，分布范围巨大。常规的设计使用的都是平面的等高线地形图，设计人员根据高层数值判断地形选择合适的位置布置风机。在数字设计中，使用GEOPAK Site建立数字地面模型、对场地平整道路布置进行设计。对地形设计处理结束后，生成三维的地面模型。通过三维地形可以更直观准确的展示工程布置的实际情况。

GEOPAK Site软件在场地布置设计方面的功能非常灵活。布置的场地可以是任何形状并且具有双向坡度，在设计时可以拖动场地的位置、修改场地的形状，三维图形可以实时反馈展示给设计人员。在前期方案阶段，可以便捷的调整场坪及道路布置情况，并提供各种方案土方平衡数据，对优化方案设计提供极大的帮助。

2.3数字化模型

风电场工程中的数字化模型包括风机设备、风机基础、升压站中设备及建构筑物的模型。数字化设计是一种协同设计的模式，各个专业应用本专业的软件做数字化模型，所有文件由ProjectWise平台管理，各个专业以“参照”的方式嵌入其它专业的模型进行协同设计。

图2　升压站模型

采用数字化设计各个专业协同程度高，工程中碰撞或者不合理的设计在前期容易发现修改。数字化设计的模型有数据，可以为设计、工程量估算、采购、施工等阶段提供数据支撑。数字化设计在升压站电气设计方面还有很多特点，例如：用于防雷计算、电缆布置、带电距离校验等等在此就不作详细介绍。

2.4风机布置

风电场在布置风电机组时，关键是寻找投资和资源开发利用量的结合点，同时还要根据实际的地形和地域情况，因地制宜地进行优化布置。

风资源位置选择时，利用Meteodyn WT软件综合模拟计算风电场工程整个场址区域的风能资源、平均风速分布、入流角及湍流强度等情况。

风电场设计的地形复杂，面积大，在考虑地形影响时充分利用风电场的土地和地形，考虑风电场的送变电方案、运输和安装条件，力求电力电缆长度较短，运输和安装方便。在满足各种约束条件前提下，以整个风电场发电量最大为目标对风电机组进行优化布置。

图3　风电场工程场址范围80m高度平均风速分布示意图

为了准确展现工程实际环境，可以利用模型漫游观察。我们选用本院自主开发的《三维数字化电力规划设计平台》来做漫游动画。首先导入地形数据再匹配卫片构成实景三维地形模型。风机及升压站的数字化模型通过i-model格式文件也可以导入到该平台，所有建构筑物模型及地形模型构建成了工程虚拟环境。通过直观的观察初步选定最佳的布置方案。

2.5风机基础钢筋三维设计

现阶段常用的图纸都是二维钢筋示意图。图纸通常由设计人员按投影规则绘制平面、剖面钢筋详图。施工时再由施工人员通过对图纸的理解及想象转化为实际立体的钢筋布置。

但是在一些特殊而且复杂的钢筋混凝土结构中，二维图纸难以全面的表现配筋的意图，或则施工人员对复杂的配筋形式难以理会图纸的意图。在这种情况下三维配筋表现形式更直观更有优势。

在软件中数据与模型是相关的，在选择数据表格条目同的时模型会高亮也可让图形缩放到被选择的模型界面。通过数字化软件给每种钢筋赋予数据信息及编号，可以方便的按钢筋种类统计出钢筋的种类、每种钢筋的数量、每种钢筋形状。在统计、下料、加工等过程中根据需要灵活的统计出需要的信息。