基于数字化技术的工程质量管理模式在光伏电站工程EPC 项目中的应用研究——以甘孜基地光伏电站项目为例

白映波 李东海 李 宾 凌 磊 茹阳阳

（1.国家电投乡城县兴川新能源投资开发有限公司，四川省甘孜藏族自治州 627850；2.中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京 100024）

0 引言

甘孜基地光伏电站位于甘孜州乡城县境内的顶贡大草原，是全球首个超高海拔光伏基地。作为大型光伏电站工程，甘孜基地光伏电站建设规模大、投资多、施工条件艰苦、施工环境恶劣，但施工质量标准要求高，施工质量和进度管理存在极大的挑战。同时，增加了工程建设管理难度，使用传统管理手段进行光伏发电工程质量管理已达不到当前工程现场管理的要求。

为实现甘孜基地光伏电站工程智能化、规范化、精细化管理，创新采用数字化技术，借助BIM 技术与GIS 可视化展示对工程建设的质量管理进行全面控制，改变传统模式下施工质量管理存在的管理人员职责不明确、管理流程混乱等问题，实现创新引领、融合发展、打造精品工程的目标。本文主要基于数字化技术，探讨工程质量管理在甘孜基地光伏电站EPC 模式下的应用。

1 数字化光伏电站工程质量管理的必要性

高海拔光伏电站工程存在施工环境恶劣、施工周期短、地质环境影响大等特点，且对施工质量要求极高，其质量管理具有控制要点多、施工质量受人为因素影响较大、精度要求高等特点，因此质量管理方面难度巨大。尽管国家层面出台制度文件加大对质量监督的管理力度和执法力度，专门成立了光伏工程质量监督机构，在行业内的资质管理中加速构建企业质量管理信用体系，但是仍然存在一些施工企业质量意识淡薄、操作流程不规范的问题，这也导致了光伏工程质量问题频发，甚至出现工程质量事故的情况。不管是原材料造价还是施工过程管理不到位，都将对工程造成巨大的损失。因此，加强工程建设质量全过程管理，既是光伏工程项目管理的重要组成部分，也是决定工程项目管理成败的关键。

随着物联网、大数据、BIM、可视化等前沿技术的高速发展，为实现高质量管理，国内大型复杂的工程项目纷纷借助数字化技术进行施工质量管理且效果显著。工程质量管理作为光伏工程建设项目管理的关键一环，采用数字化技术，结合BIM 三维模型与规范化的质量验评流程进行挂接，精确地记录光伏组件、逆变器等在施工过程中的各项数据信息，实现施工过程“电子化”质量验收，并且通过GIS 可视化对工程大数据进行统计分析，从整体上对工程全过程质量管理进行严格把控，提高工程质量精细化管理的水平和能力。

2 基于数字化技术的工程质量管理模式

甘孜基地光伏电站作为全球首个超高海拔光伏基地，采用设计施工总承包（EPC）模式的大型光伏电站项目，是践行“双碳目标”的新能源行业标杆工程，开创了超高海拔光伏电站建设模式的时代先河，是我国新常态下新能源开发理念和方式的重大创新[1]。为满足 EPC 模式下超高海拔光伏电站的建设管理需求，甘孜基地光伏电站项目工程管理部利用数字化技术、三维BIM 技术及GIS 可视化研发了光伏数字化建管系统，并且首创了一套适用于光伏项目EPC 总承包模式的质量管理模块[2]。该模块涵盖了线下表单电子化转换、建立表单库及标准库在线配置质量验评流程、移动端表单填报及上传现场验收影像资料、现场“无纸化”质量验评、电子表单PDF 格式输出及打印归档、电子表单挂接质量BIM 模型展示、基于GIS 可视化进行质量巡检问题追踪处理等功能，极大地提高了各子阵质量验评的工作效率，规范了质量验评的流程。

甘孜基地光伏电站数字化建管系统质量管理模块总体架构包括“一平台+一App”，现场质量管理采用“线上+线下”验收的模式，侧重于系统平台电子验评表单的填报和验评流程申请与现场质量App 端采集质量验评影像资料和上传相结合[3]，规范了光伏现场质量验评的流程，大大缩短了验评申请提交反馈的时间，结合移动端现场验评，节省了大量的纸质验评资料，实现了验评结果的及时反馈，提高了质量验评效率。数字化建管平台质量管理模块功能如图1、图2 所示。

图1 数字化平台质量验收流程及功能

图2 质量巡检闭环管理

2.1 基于BIM 技术的质量验收管理

基于BIM 技术的质量验收管理主要包括建立健全的工程质量验收标准库、制作电子化质量验收表单、表单线上流转、结合移动端进行质量评定。实现光伏发电工程质量验评标准化、高效化管理。

2.1.1 工程质量验收标准库

工程质量验评标准库是数字化系统质量验评的基础，结合光伏项目质量验收规范，对光伏本体工程、升压站工程及送出工程相关工程划分进行定制化配置，建立检验批、分项工程、分部工程、单位工程质量验评标准库，研发试验检测模块，辅助工程质量验评。

2.1.2 线上工程质量验收流程

对于光伏EPC 项目来说，工程质量验收往往具有一定滞后性，为解决这类问题，数字化系统将繁琐的线下质量验收流程提到线上，极大地缩短了验收流程审批的时间，使质量验收流程更规范、流程运行更便捷[4]。根据EPC项目的特点，以检验批质量验收为例，在进行质量验收时，由施工单位线上调取质量验收申请表单，发起质量验收申请，由总包单位进行审核，由监理单位批准后开始进行质量验收工作；接收到消息推送后，施工单位调取质量验收表单库进行自检，报送总包单位进行复检，最后报送监理单位进行终检，以最高的效率完成线上质量验收工作。

2.1.3 质量评定

Web 端质量评定是查看移动端质量验评上传的电子验评表单、附件资料及现场影像资料的门户，也是场区上传监测、测量等资料、材料和发起填报质量验评流程的平台。场区内质量验评完成自检、复检工作后，上传对应的附件资料及影像资料，由监理单位携带移动端设备进行现场终检，完成验评资料的最终评定。

2.1.4 BIM 模型关联及展示

建立精细化的场区BIM 模型，实现光伏场区漫游、测量、挂接资料等功能，为质量BIM 进行数据支撑，系统可在工程不同的施工阶段将质量验收表单与对应的子阵BIM 模型进行关联，实现质量BIM 可视化展示各子阵质量验收记录及验收资料，可在线预览和下载[5-7]。另外，在质量BIM 界面可将各标段的质量验收结果进行统计，包括质量评定统计、优良率变化趋势及总体优良率等详细质量评定信息。质量BIM 模型关联与展示如图3 所示。

图3 质量BIM关联与展示

2.2 基于GIS 可视化的工程质量巡检

基于GIS 可视化技术，现场工程设置巡检部位库、指定巡检线路、巡检人发起巡检记录、整改人整改后进行问题整改反馈，形成质量巡检问题整改的闭环管理。质量巡检可视化主要以坐标为纽带，关联巡检过程中记录的各标段巡检问题，用特殊样式标记在工程地图上。同时，以列表形式展示问题详情、整改情况及整改前后的对比照片，以直观统计图形式统计问题数量、占比等信息，方便现场管理人员快速掌握巡检情况。质量巡检可视化如图4 所示。

图4 质量巡检可视化

3 数字化质量管理在光伏电站工程建设中的应用

3.1 项目概况

甘孜基地光伏电站项目场址位于四川省甘孜藏族自治州乡城县正斗乡正斗坝子，场区大部分为中度退化草场，场区地势开阔，地形平坦，场内海拔高度3920 ～4280m，属于山地地貌。场址区中心坐标为北纬29°9′40″、东经99°21′00″，总面积约7.2km2。场址区有已建光伏进场道路，交通较为便利，具备较好的场地和运输条件。工程选用电池组件支架形式有平单轴、固定支架、季调支架、柔性支架等多种支架类型；组件形式有P-PERC、N-TOPCon、N-HIT、N-IBC、单玻/双玻、大硅片、半片、三分片、叠瓦等形式。为更好地开展甘孜基地光伏电站质量管理工作，运用智能化、大数据、物联网、BIM 等技术，建设一套技术领先、管理标准的光伏电站智能质量管理平台，涵盖工程建设期的施工质量管理，推动产业高质量发展。

3.2 甘孜光伏电站质量验收

3.2.1 建立质量验评表单库

质量验评表单的电子化是甘孜基地光伏电站数字化质量管理的基础工作。根据现场参建单位提供的单位工程、分部工程、分项工程及检验工程共计164 份纸质质量验评表单进行电子化研发，研发的电子化表单根据原始纸质表单1:1 内置在数字化管理系统内，表单内容及格式与原表单保持一致。

3.2.2 在线配置验评表单

系统内研发的每张电子表单自动生成独一无二的二维码，并建立完善的工程划分表，根据每个表单适用的工程类别进行区分，以便现场管理人员调取相应的质量验评表单进行配置。表单配置是甘孜基地数字化质量验评流程的第一步，在系统中对各工程质量验收所需的质量验评表单进行人工配置后，即可在Web 及App 端进行线上填报和下载。

3.2.3 质量评定

甘孜基地光伏电站数字化质量管理系统是国内第一个将光伏工程从桩基基础到组件、电缆桥架、逆变器安装，送出线路及升压站建设全过程做到电子质量验评的系统，该系统将164 张表单全部研发至系统，实现数字化质量验评，大大提高了质量验评环节的规范性和准确性，提升了质量验评效率。以光伏发电系统土建工程检验批质量验评为例，系统质量验评为减少现场质量验收人员的工作量，自动获取对应的检验批工程基本信息，在需要进行文本输入的表格内设置模板，管理人员也可自行进行编辑，在需要签字盖章的区域通过各管理人员上传的电子签章进行输入。按质量验收流程快速完成线上质量验收流程审批和现场质量验评工作。检验批质量验评流程如图5 ～图7 所示。

图5 检验批质量验评表单配置

图6 检验批报验表

图7 检验批质量验评

3.3 甘孜光伏电站质量巡检

甘孜基地光伏电站质量巡检采用智能巡检模式，结合App 端进行使用，系统通过GIS 可视化手段展示各类质量巡检问题及巡检整改情况，App 端质量巡检包括巡检记录、问题整改和巡检线路3 个模块，在数字化系统中内置甘孜基地项目现场地图，并设置各子阵、塔基、升压站等区域边界，现场质量监督人员通过移动端定位功能在光伏场区内进行质量巡检，将质量巡检问题进行上传，要求整改负责人进行问题整改，整改负责人完成质量问题整改后，进行线上反馈，完成质量巡检的闭环管理。同时，系统根据巡检记录的点位自动记忆巡检点，多条巡检点位组合生成巡检线路，作为后续质量巡检的常用路线。巡检记录、问题整改记录及巡检线路如图8 ～图10 所示。

图8 质量巡检记录

图9 问题整改反馈图10 巡检线路

4 结语

随着数字化、BIM 技术的高速发展，将数字化技术作为一种辅助手段进行工程质量管理已经成为大型光伏发电项目质量管理的必然趋势。甘孜基地光伏电站项目工程建设质量管理充分发挥数字化技术优势，通过工程数据中心对质量管理的数据进行统计、整理，使工程质量管理数据实现线上流转，打破了传统管理模式下的“数据孤岛”，促进各参建单位之间的沟通协调，极大地提高了大型光伏项目现场的质量管理水平，在EPC 模式光伏电站建设管理领域起示范作用，有助于数字化质量管理模式在电力行业乃至其他行业推广应用。