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特高压工程施工技术管理机制及发展趋势研究

2023-12-04 133 上传者：管理员

摘要：为了探讨特高压工程施工技术管理体系，从当前管理现状、管理体系创新设计和未来发展趋势等方面进行论述。分析了特高压施工技术管理现状和不足，基于“产学研用”协调创新管理机制，提出了施工技术管理生命周期的双循环管理方法，结合当前科技发展方向，确定了特高压施工技术管理的未来发展趋势。

关键词：
产学研用
发展趋势
施工技术
特高压工程
管理体系
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特高压输电技术是一种能够实现数千千米、千万千瓦级电力输送的先进技术，可以显著提升能源互联网的运行灵活性和可靠性，是实现大规模清洁能源开发、输送、配置的关键技术，是构建国家及区域能源互联的重要支撑，对我国能源清洁转型、实现可持续发展具有重大意义[1,2]。在国家双碳目标的背景下[3,4,5,6,7],国家电网公司在“十四五”期间规划建设“24交14直”共38项特高压工程，总里程超过3万km, 计划投资达到3 800亿元。其中，2019年完成的苏通1 000 kV GIL综合管廊工程，是世界上电压等级最高、输送容量最大、技术水平最高、距离最长的GIL创新工程。该工程预计每年可以减少发电用煤1.7亿t, 减排二氧化碳3.1亿t、二氧化硫96万t、碳氧化物53万t、烟尘11万t, 显著改善华东地区环境质量，为打赢蓝天保护战提供有力支撑[8]。

特高压工程具有建设标准高、施工难度大和投资巨大等特点，目前特高压工程建设领域已经开展了系列施工技术研究与应用，形成了相应的技术成果与创新装备，有力支撑了我国特高压工程高质量建设[9]。但由于工程建设地形复杂、点多面广，当前存在装备机械化、智能化水平不足等问题，尚无法全面适用于各类地形条件作业环境。部分施工作业存在过度依赖人力及经验，智能化、数字化水平不高，在工程建设安全保证、工期推进、造价控制上，有较大的提升空间。为满足新时代大规模特高压工程建设的需要，亟待明确施工技术管理重点，加大对施工技术管理及发展趋势研究，以支撑特高压工程高质量、高标准、高效率建设。

1、特高压工程施工技术管理现状

特高压工程建设涉及项目决策、设计、建设施工、竣工送电等多个流程，项目现场工作人员、作业环境呈现多元化趋势。特高压工程建设以集约化、扁平化和专业化为目标，在国家电网公司管理体系下，坚持集团化运作抓工程推进、集约化协调抓工程组织、精益化管理建精品工程，并以标准化建设构建技术体系。在工作思路上，坚持科研为先导、设计为龙头、设备为关键、建设为基础。工程建设管理模式为三级组织保证体系和制度体系，即总部统筹协调、建管省公司进行建设管理、直属建设公司进行技术支撑的模式。工程建设实行统一规划设计、统一技术标准、统一建设管理、统一招标采购、统一资金管理、统一调试验收，以集约管控和协调推进工程建设的方式[10]。

特高压施工技术管理具有项目内容多、施工设备多样、人员复杂等特点。特高压施工技术按照专业类别分为：线路工程、变电工程；按照施工作业分为：物料运输、基础施工、组塔施工、架线施工、土建施工、安装施工等多个类别。每个作业类别又包含多种施工技术和装备，各施工技术的技术特点、适用范围和局限性均不同。施工单位按照国家电网基建标准化体系及相关规定组建施工项目部，负责组织实施施工合同范围内的具体工作，执行有关法律法规及规章制度，对项目施工安全、质量、进度、造价、技术等实施现场管理。特高压施工技术的自有研发力量不足，技术成果大多侧重于工程应用，前沿性和探索性的技术项目研究不够，技术成果推进力度及广度不足，如何提高技术研发效率、成果推广力度以及人员组织协调等方面，在管理形式和方法上存在很大发展空间。

2、基于“产学研用”协同创新的特高压工程施工技术管理创新机制研究

“产学研用”结合是促进施工技术创新的重要举措，以产业和企业、高校、科研机构和市场用户为主体的四位一体的协同创新机制。“产学研用”协同创新，是以国家电网为主导、市场应用为导向的深度融合创新体系。

图1为“产学研用”协同创新的施工技术管理创新机制。其中，“产”指的是电力企业(特高压电力建设的产业链),依据电力工程建设需求和工程需要，发布施工技术所需的科技开发和攻关方向。“学”和“研”分别对应的是“学校”和“科研机构”,尤其是本行业的高水平院校和科研单位，两者为技术开发主体，也可以联合组成研发团队。学校进行基础性理论研究，为新技术或新装备的研发提供专业支撑，科研机构侧重于应用型研究，为新技术和装备提供实验场地，为协同创新提供技术保障。“用”是指“施工单位或者建设单位”,是整个协同创新体系的出发点和落脚点，为科技创新指明方向，检验技术成果，确保创新的优质与高效[11]。“产学研用”协同创新机制，能够发挥各方的最大优势、弥补不足、取长补短，取得新技术或新装备研究的最大实效，并能实现科技成果的快速推广应用。

从技术的生命周期来看，技术管理机制包含两个循环过程，即：技术开发、技术研发到技术应用的第一循环，应用后的反馈总结、凝练提升到推广应用第二循环。基于产学研用协同创新模式，构建一个信息交流共享平台实现信息、数据共享，达到高效沟通、提高研发效率的目的。

电网企业的特高压工程技术管理部门负责技术规划和战略制定、技术开发、技术人员管理等工作。管理部门根据工程建设需求全面评估现有特高压工程施工技术的瓶颈和挑战，确定技术开发方向和重点，组织专业团队进行前瞻性技术研究，组织科研团队研发更高效、更安全的技术和工艺，为电力生产提供技术支持和保障。管理部门通过信息交流共享平台可以全程掌握技术研发进度、推广应用和改进优化情况，实现技术管理可控。

技术研发涉及多领域，具备高研发难度，高校和科研结构发挥各自优势，组建综合研发体，进行技术开发，实现技术创新和突破，降低开发成本，扩大创新范围，提高创新能力。研发团队通过信息和交流共享平台，及时接收到施工现场的问题反馈，同时通过和施工人员沟通技术应用情况、收集使用数据，及时掌握技术应用情况并做出改进、信息交流和协作沟通，提高合作研发效率。

产学研用协同创新机制重视用户体验，强调用户实践经验反馈。特高压工程施工管理部门通过信息平台了解技术研发进度、反馈施工信息、技术应用实践，将技术使用效果传递给科研团队，双方实现沟通协作，技术应用和改进提升工作能更好展开。科研团队对施工人员做好技术交底，技术管理部门为施工人员提供培训和教育，确保新技术安全正确使用。同时依托平台，施工现场的技术跟踪和反馈收集将及时传递给科研团队，便于及时发现并解决技术问题。

特高压工程施工管理部门在技术应用过程中，不断总结应用体验，反馈给研发团队。科研团队随时跟踪了解技术不足或缺陷，根据反馈对技术进行改进。在技术研发完成后，对新技术和工艺进行系统性的总结和归纳，整理和编写技术文档和规范，详细描述新技术的操作流程、注意事项等。技术管理部门此时需组织专家团队对新文档和规范进行审核和修订，确保其准确性和实用性。之后制作培训材料，包括培训手册、视频教程等，以便于后期的技术推广和应用。技术管理部门需持续关注新技术的实际效果，通过平台掌握技术应用情况，指导、敦促科研团队按照施工现场反馈对技术进行优化和改进，并组织团队对改进后的技术进行评估，以便推广应用。

3、特高压工程施工技术管理的发展趋势

3.1 信息化和数字化

特高压工程施工技术管理可以应用信息化和数字化工具和技术，使用智能化监控设备对施工过程中数据进行全面采集，结合应用BIM(建筑信息模型)技术信息模型技术、物联网技术等对施工数据进行处理和分析，实现信息的共享和协同管理。建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据作为基础，建立起三维的建筑模型，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息[12]。它具有信息的完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。基于BIM技术，进一步结合物联网技术、VR技术、三维地理信息技术，计算机能够构建数字化的三维施工现场模型，涵盖人员、物资、装备等施工要素，实现实时、直观地监测施工进程[13,14,15,16,17]。

利用信息化和数字化技术，不仅可以提高施工效率和管理效率，降低施工、人力和管理成本，还可以提高施工过程的效率和质量、提高施工安全和管理安全性、降低成本和风险，同时，这些技术也可以为工程施工过程中的决策和问题解决提供更加科学和可靠的支持，提高决策能力和管理效能。

3.2 智能化和自动化

当前特高压工程施工不断迈向机械化，努力形成全过程覆盖、全地形适应、全天候可用的机械化施工技术，根据“六精四化”三年行动计划，特高压工程施工势必要迈向智能化和自动化。特高压工程可以在未来的工地施工中广泛使用新型的施工技术和装备，如无人驾驶的工程机械、自动化施工流程等，同时研发出相应的特高压智慧施工大脑，用以指挥协调各类装备自主智能施工。2022年中联重科研发制造了混凝土泵车、混凝土搅拌车、履带吊、挖掘机等11款大型工程机械，均为无人驾驶自主作业的智能装备。基于其自主开发的包含智能调度系统、多智能体协同系统和数字孪生系统的智慧施工大脑，装备与装备间做到任务高效衔接、动作精准协同、安全空间精准预判，实现全流程自主全无人施工，首创了智慧工地[18]。特高压工程施工通过应用智能化、自动化的设备和技术，可以提高施工效率、降低安全隐患、提高施工质量、降低施工成本，并实现施工过程的可追溯性，有助于提高施工管理的现代化水平，还可以促进施工技术的不断更新和升级，提高施工队伍的技术水平和竞争力。

3.3 绿色化和环保化

随着社会对环保和可持续发展的关注度越来越高，施工过程中的环保和节能问题也日益受到重视[19]。特高压工程施工坚持绿色发展理念和环保理念，如采用绿色建造技术、环保材料、节能设备等。在工程施工期间，使用节能型施工机械，如混合动力挖掘机、低油耗铲车等，能够降低机械本身的能耗，提高施工效率。施工过程中采取有效的隔音措施，减少噪声对周围居民的影响。同时施工使用污水处理设备、除尘设备、废弃物分类设备等应对如污水排放、废弃物处理等问题，避免对环境造成损害。

4、结论

通过分析特高压工程施工技术管理现状以及未来发展趋势，结合国网公司“六精四化”三年行动计划，得到以下结论：1)基于“产学研用”的特高压工程施工技术协调创新管理机制，各部门发挥各方的最大优势，通过信息交流共享平台实现信息、数据共享，达到高效沟通、提高研发效率。2)基于技术管理生命周期的双循环管理方法，技术开发、技术研发到技术应用的第一循环，使用后反馈总结、凝练提升到推广应用的第二循环管理，实现科技成果的快速推广应用，促进技术管理效率。3)确定了“信息化和数字化、智能化和自动化、绿色化和环保化”的管理发展方向，适应时代发展需求和当代科技发展趋势，为特高压工程施工技术管理的未来发展趋势。

参考文献:

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[2]全球能源互联网发展合作组织.特高压输电技术发展与展望[M].北京:中国电力出版社,2020.

[3]国家电网有限公司.碳达峰､碳中和行动方案[R].北京:国家电网有限公司,2021.

[4]全球能源互联网发展合作组织.中国2030年前碳达峰研究报告[R].北京:全球能源互联网发展合作组织,2021.

[5]全球能源互联网发展合作组织.中国2060年前碳中和研究报告[R].北京:全球能源互联网发展合作组织,2021.

[6]全球能源互联网发展合作组织.中国2030年能源电力发展规划研究及2060年展望[R].北京:全球能源互联网发展合作组织,2021.

[7]陈广军,张慧君,吕冰冰,等.BIM技术在项目运维阶段的应用研究[J].中州大学学报,2016,33(4):120-124.

[8]刘泽洪,王承玉,路书军,等.苏通综合管廊工程特高压GIL关键技术要求[J].电网技术,2020,44(6):2377-2385.

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[11]纪国涛.产学研用联合攻关体系形成的驱动因素､形成过程与形成机理研究:以国网辽宁电力为例[J].技术经济,2019,38(9):73-83.