（高清版）GBT 41340.1-2022 海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范 第1部分：潮流能

CCSF14海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范2022-03-09發(fā)布GB/T41340.1—2022 I Ⅱ1范圍 l2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4工作流程 5陣列規(guī)模的等級劃分 6資料收集 27現(xiàn)場觀測 27.1定點(diǎn)潮流觀測 7.2走航潮流觀測 27.3潮位觀測 37.4儀器檢定/校準(zhǔn) 38數(shù)值模擬 39微觀選址 39.1潮流能機(jī)組類型選擇 9.2潮流能機(jī)組陣列布局優(yōu)化 49.3潮流場重新計算 410發(fā)電量計算方法 10.1發(fā)電量計算參數(shù) 410.2各級流速年累計頻率 10.3理論年發(fā)電量 510.4年上網(wǎng)電量 511技術(shù)報告 5附錄A(資料性)潮流能機(jī)組工程參數(shù)及陣列布局示例 參考文獻(xiàn) 7I本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T41340《海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范》的第1部分。GB/T41340已經(jīng)發(fā)布了——第2部分：波浪能。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中華人民共和國自然資源部提出。本文件由全國海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(SAC/TC283)歸口。 Ⅱ在“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)下，發(fā)展海洋能等清潔低碳能源，可以大大減少CO?的排放水平，助力落實(shí)國家雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略。在這方面，我國已經(jīng)建立了支撐海洋能調(diào)查評估與開發(fā)利用標(biāo)準(zhǔn)體系。在該標(biāo)準(zhǔn)體系中，GB/T41340《海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范》是指導(dǎo)我國海洋能電站發(fā)電量計算的基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)。GB/T41340旨在確立海洋能電站發(fā)電量計算的流程、微觀選址和發(fā)電量計算方法，由兩個部分構(gòu)成?！?部分：潮流能。目的在于確立適用于潮流能電站的發(fā)電量計算工作?！?部分：波浪能。目的在于確立適用于波浪能電站的發(fā)電量計算工作。研制海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范，規(guī)范海洋能發(fā)電站計算方法，是大規(guī)模開發(fā)利用海洋能資源的重要技術(shù)保障。1海洋能電站發(fā)電量計算技術(shù)規(guī)范第1部分：潮流能本文件規(guī)定了潮流能電站發(fā)電量計算的工作流程、陣列規(guī)模的等級劃分、資料收集、現(xiàn)場觀測、數(shù)值模擬、微觀選址、發(fā)電量計算方法和技術(shù)報告的編寫內(nèi)容。本文件適用于潮流能電站的發(fā)電量計算工作。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T12763.2海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測GB/T12763.10海洋調(diào)查規(guī)范第10部分：海底地形地貌調(diào)查GB/T14914.2海洋觀測規(guī)范第2部分：海濱觀測GB/T33543.1海洋能術(shù)語第1部分：通用GB/T33543.2海洋能術(shù)語第2部分：調(diào)查和評價GB/T33543.3海洋能術(shù)語第3部分：電站GB/T34910.4海洋可再生能源資源調(diào)查與評估指南第4部分：海流能JTS/T231-4水運(yùn)工程模擬試驗技術(shù)規(guī)程3術(shù)語和定義GB/T33543.1、GB/T33543.2、GB/T33543.3界定的術(shù)語和定義適用于本文件。4工作流程發(fā)電量計算的工作流程宜包括：a)陣列規(guī)模等級的劃分，根據(jù)潮流能電站發(fā)電機(jī)組數(shù)量，按第5章的規(guī)定確定陣列規(guī)模等級；b)資料收集，根據(jù)潮流能電站站址確定目標(biāo)海域，按第6章的規(guī)定收集該海域近5年的基礎(chǔ)信息；c)潮流和潮位觀測，進(jìn)行定點(diǎn)潮流觀測、走航潮流觀測和潮位觀測，數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，按第7章的規(guī)定執(zhí)行；d)潮流數(shù)值模擬，按第8章的規(guī)定進(jìn)行潮流數(shù)值模擬；e)微觀選址，按第9章的規(guī)定進(jìn)行微觀選址；f)發(fā)電量計算方法，按第10章的規(guī)定計算潮流能發(fā)電量；g)技術(shù)報告編制，按第11章的要求編制潮流能電站發(fā)電量計算技術(shù)報告。25陣列規(guī)模的等級劃分按表1的規(guī)定確定陣列規(guī)模的等級。表1陣列規(guī)模的等級劃分等級機(jī)組臺數(shù)一級(小)二級(中)三級(大)6資料收集資料收集應(yīng)包括但不限于：中，水深地形資料覆蓋整個潮流能開發(fā)目標(biāo)海域，比例尺不小于1:2000;如上述所需資料未收集齊全或無法滿足需求，按GB/T12763.10進(jìn)行補(bǔ)充測量；b)輔助資料，宜收集目標(biāo)海域的氣象、波浪、徑流量、水溫和鹽度等輔助資料。7現(xiàn)場觀測7.1定點(diǎn)潮流觀測潮流定點(diǎn)連續(xù)觀測獲取連續(xù)、穩(wěn)定潮流數(shù)據(jù)。觀測潮流站位數(shù)目、觀測時次等設(shè)置按表2執(zhí)行。宜采用座底式聲學(xué)多普勒海流剖面儀(AcousticDopplerCurrentProfiler,ADCP)進(jìn)行觀測，調(diào)查方法按GB/T12763.2的規(guī)定執(zhí)行。表2觀測潮流站位數(shù)目、觀測時次規(guī)模等級站位數(shù)垂向間隔m時間間隔min長期站短期站水深不大于30水深大于30一級二級三級≥(機(jī)組臺數(shù)的1/5)注：長期站為時長不少于35d的連續(xù)觀測站；短期站為不少于2次符合良好天文條件的周日連續(xù)觀測站。7.2走航潮流觀測走航潮流觀測獲取典型時刻水道截面的潮流垂向分布。走航斷面宜與等深線垂直，以往復(fù)走航式進(jìn)行。不同規(guī)模電站的測量步驟和要求如下：a)一級規(guī)模電站斷面數(shù)應(yīng)不少于1條；二級規(guī)模電站1～3條；三級規(guī)模電站應(yīng)不少于3條；3b)大潮、中潮和小潮期間各觀測不少于25h,每小時不少于1次；c)最大水深小于10m斷面的垂向間隔應(yīng)不大于1m;其余水深情況垂向間隔不大于2m;d)航速應(yīng)小于4節(jié)，走航時間應(yīng)少于30min;e)對于較寬水道斷面應(yīng)采用多船同步作業(yè)，調(diào)查方法按GB/T12763.2的規(guī)定執(zhí)行。潮位觀測獲取目標(biāo)海域潮位變化過程。潮位站不少于3個，觀測時長不少于1年，時間間隔不大于10min,觀測方法按GB/T14914.2的規(guī)定執(zhí)行。7.4儀器檢定/校準(zhǔn)儀器使用前應(yīng)檢定/校準(zhǔn)。觀測結(jié)束后應(yīng)編寫數(shù)據(jù)可靠性分析報告。8數(shù)值模擬潮流數(shù)值模擬技術(shù)要求如下：a)模式選擇，宜選用三維模式，宜具有模擬潮波、渦旋、斜壓效應(yīng)、科氏力效應(yīng)等多種物理過程的能力，宜具有波流耦合和干-濕邊界的模擬功能，宜能夠模擬潮波潮流過程以及機(jī)組陣列作用下的流場改變；b)參數(shù)比選，進(jìn)行關(guān)鍵物理過程的參數(shù)比選方案，進(jìn)行初始條件、邊界條件、輔助資料等敏感性試驗，選取適合于目標(biāo)海域變化特征的物理過程參數(shù)化方案和模型輸入?yún)?shù)；c)模型搭建與配置，模擬區(qū)域應(yīng)能完整刻畫潮流能開發(fā)對周邊海洋動力環(huán)境的影響，目標(biāo)海域中心位置距數(shù)值模型開邊界應(yīng)大于5倍目標(biāo)海域最大長度，目標(biāo)海域水平網(wǎng)格應(yīng)不大于擬選用的潮流能機(jī)組的葉輪半徑，垂直網(wǎng)格分辨率宜不大于1/3葉輪直徑，開邊界選取、網(wǎng)格疏密等按JTS/T231-4執(zhí)行；d)檢驗方法，為準(zhǔn)確模擬目標(biāo)海域的潮流場，應(yīng)利用實(shí)測潮位、定點(diǎn)潮流、走航潮流觀測數(shù)據(jù)驗證模擬結(jié)果，并通過進(jìn)一步調(diào)整模式參數(shù)優(yōu)化模型結(jié)果，如海底摩阻系數(shù)、渦粘系數(shù)等，驗證時長應(yīng)與調(diào)查時長相同；驗證時長內(nèi)的漲急、落急流速東分量和北分量相對誤差不高于8%;潮位的相對誤差不高于5%;e)數(shù)據(jù)輸出要求，輸出要素為流速、流向和潮位；輸出時間間隔不大于10min;f)數(shù)值模擬時長不少于1年。9微觀選址9.1潮流能機(jī)組類型選擇根據(jù)裝機(jī)規(guī)模、目標(biāo)海域的潮流能資源時空特性、水深條件、自然災(zāi)害條件等合理選擇潮流能機(jī)組系數(shù)、推力系數(shù)、對應(yīng)流速輸出功率，樣例見附錄A表A.1;宜按表3計算流向?qū)Τ绷髂軝C(jī)組效率的影響。4表3流向?qū)Τ绷髂軝C(jī)組效率的影響流向與主流向的角度差效率%059.2潮流能機(jī)組陣列布局優(yōu)化一級、二級規(guī)模電站陣列布局可采用交錯式布局(見圖A.1),機(jī)組經(jīng)向間隔不小于10D,緯向間隔不小于2.5D;三級規(guī)模電站，宜采用智能優(yōu)化算法，以總發(fā)電量為目標(biāo)函數(shù)，對機(jī)組陣列布局進(jìn)行優(yōu)化，確定機(jī)組陣列最終布局。9.3潮流場重新計算一級規(guī)模潮流能電站可采用原始潮流場作為電站發(fā)電量計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源；二級、三級規(guī)模潮流能電站宜采用葉素動量理論法、動量耗散法將潮流能機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)過程產(chǎn)生的水動力影響加入潮流數(shù)值模擬，重新計算機(jī)組陣列最優(yōu)布局下潮流場，作為電站發(fā)電量計算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，并計算潮流能機(jī)組陣列介入前后的流場和潮位差異。10發(fā)電量計算方法10.1發(fā)電量計算參數(shù)發(fā)電量計算參數(shù)宜包括各潮流能水輪機(jī)擬布放位置的平均功率密度、最大可能流速、有效流時、各級流速年累計頻率、理論年發(fā)電量、年上網(wǎng)電量。其中，平均功率密度、最大可能流速、有效流時應(yīng)遵守GB/T34910.4中有關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算。10.2各級流速年累計頻率擬布放位置的各級流速年累計頻率宜按公式(1)計算：式中：f(U;)——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上第i個速度區(qū)間對應(yīng)的流速年累計頻率；t(U;)——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上第i個速度區(qū)的年累計時間，單位為小時(h);N?——模擬年份的總小時數(shù)，單位為小時(h)。5GB/T41340.1—202210.3理論年發(fā)電量單臺潮流能發(fā)電機(jī)組理論年發(fā)電量宜按公式(2)計算：式中：……………Q——潮流能發(fā)電機(jī)組的理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h);N?——模擬年份的總小時數(shù)，單位為小時(h);Ng——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上的速度區(qū)間總數(shù)；P(U;)——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上第i個速度區(qū)間對應(yīng)的功率值，單位為千瓦(kW);U;——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上第i個流速區(qū)間對應(yīng)的潮流平均速度，單位為米每秒(m/s);f(U;)——潮流能發(fā)電機(jī)組功率曲線上第i個速度區(qū)間對應(yīng)的流速年累計頻率。潮流能電站理論年發(fā)電量宜按公式(3)計算：式中：E——潮流能電站理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h);m——潮流能電站機(jī)組數(shù)量；Q?——第k臺潮流能發(fā)電機(jī)組理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h)。10.4年上網(wǎng)電量潮流能電站的年上網(wǎng)電量宜按公式(4)計算：E=Cx×E………………(4)E潮流能電站年上網(wǎng)電量，單位為千瓦時(kW·h);Ce——綜合折減系數(shù)，與電力傳輸損耗、機(jī)組檢修時間、極端條件下的停機(jī)時間等有關(guān)；E——潮流能電站理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h)。11技術(shù)報告潮流能電站發(fā)電量計算技術(shù)報告應(yīng)包括但不限于：b)遵循的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(本文件編號);現(xiàn)狀及能源需求等；查過程及調(diào)查結(jié)果等；f)機(jī)組選型與布局優(yōu)化：潮流能發(fā)電機(jī)組選型、方案比選等；g)發(fā)電量計算：計算潮流能電站年發(fā)電量。6(資料性)潮流能機(jī)組工程參數(shù)及陣列布局示例圖A.1給出了交錯式陣列布局的示意圖。圖A.1交錯式機(jī)組陣列布局示意圖表A.1給出了發(fā)電量計算過程所需的潮流能機(jī)組工程參數(shù)的樣例。表A.1某潮流能機(jī)組的工程參數(shù)樣例流速區(qū)間功率系數(shù)推力系數(shù)尖速比000066666666GB/T