（高清版）GBT 41340.1-2022 海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能

CCSF14海洋能电站发电量计算技术规范2022-03-09发布GB/T41340.1—2022 I Ⅱ1范围 l2规范性引用文件 3术语和定义 4工作流程 5阵列规模的等级划分 6资料收集 27现场观测 27.1定点潮流观测 7.2走航潮流观测 27.3潮位观测 37.4仪器检定/校准 38数值模拟 39微观选址 39.1潮流能机组类型选择 9.2潮流能机组阵列布局优化 49.3潮流场重新计算 410发电量计算方法 10.1发电量计算参数 410.2各级流速年累计频率 10.3理论年发电量 510.4年上网电量 511技术报告 5附录A(资料性)潮流能机组工程参数及阵列布局示例 参考文献 7I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T41340《海洋能电站发电量计算技术规范》的第1部分。GB/T41340已经发布了——第2部分：波浪能。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国自然资源部提出。本文件由全国海洋标准化技术委员会(SAC/TC283)归口。 Ⅱ在“碳达峰、碳中和”战略目标下，发展海洋能等清洁低碳能源，可以大大减少CO₂的排放水平，助力落实国家双碳目标战略。在这方面，我国已经建立了支撑海洋能调查评估与开发利用标准体系。在该标准体系中，GB/T41340《海洋能电站发电量计算技术规范》是指导我国海洋能电站发电量计算的基础性标准。GB/T41340旨在确立海洋能电站发电量计算的流程、微观选址和发电量计算方法，由两个部分构成。——第1部分：潮流能。目的在于确立适用于潮流能电站的发电量计算工作。——第2部分：波浪能。目的在于确立适用于波浪能电站的发电量计算工作。研制海洋能电站发电量计算技术规范，规范海洋能发电站计算方法，是大规模开发利用海洋能资源的重要技术保障。1海洋能电站发电量计算技术规范第1部分：潮流能本文件规定了潮流能电站发电量计算的工作流程、阵列规模的等级划分、资料收集、现场观测、数值模拟、微观选址、发电量计算方法和技术报告的编写内容。本文件适用于潮流能电站的发电量计算工作。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T12763.2海洋调查规范第2部分：海洋水文观测GB/T12763.10海洋调查规范第10部分：海底地形地貌调查GB/T14914.2海洋观测规范第2部分：海滨观测GB/T33543.1海洋能术语第1部分：通用GB/T33543.2海洋能术语第2部分：调查和评价GB/T33543.3海洋能术语第3部分：电站GB/T34910.4海洋可再生能源资源调查与评估指南第4部分：海流能JTS/T231-4水运工程模拟试验技术规程3术语和定义GB/T33543.1、GB/T33543.2、GB/T33543.3界定的术语和定义适用于本文件。4工作流程发电量计算的工作流程宜包括：a)阵列规模等级的划分，根据潮流能电站发电机组数量，按第5章的规定确定阵列规模等级；b)资料收集，根据潮流能电站站址确定目标海域，按第6章的规定收集该海域近5年的基础信息；c)潮流和潮位观测，进行定点潮流观测、走航潮流观测和潮位观测，数据质量控制，按第7章的规定执行；d)潮流数值模拟，按第8章的规定进行潮流数值模拟；e)微观选址，按第9章的规定进行微观选址；f)发电量计算方法，按第10章的规定计算潮流能发电量；g)技术报告编制，按第11章的要求编制潮流能电站发电量计算技术报告。25阵列规模的等级划分按表1的规定确定阵列规模的等级。表1阵列规模的等级划分等级机组台数一级(小)二级(中)三级(大)6资料收集资料收集应包括但不限于：中，水深地形资料覆盖整个潮流能开发目标海域，比例尺不小于1:2000;如上述所需资料未收集齐全或无法满足需求，按GB/T12763.10进行补充测量；b)辅助资料，宜收集目标海域的气象、波浪、径流量、水温和盐度等辅助资料。7现场观测7.1定点潮流观测潮流定点连续观测获取连续、稳定潮流数据。观测潮流站位数目、观测时次等设置按表2执行。宜采用座底式声学多普勒海流剖面仪(AcousticDopplerCurrentProfiler,ADCP)进行观测，调查方法按GB/T12763.2的规定执行。表2观测潮流站位数目、观测时次规模等级站位数垂向间隔m时间间隔min长期站短期站水深不大于30水深大于30一级二级三级≥(机组台数的1/5)注：长期站为时长不少于35d的连续观测站；短期站为不少于2次符合良好天文条件的周日连续观测站。7.2走航潮流观测走航潮流观测获取典型时刻水道截面的潮流垂向分布。走航断面宜与等深线垂直，以往复走航式进行。不同规模电站的测量步骤和要求如下：a)一级规模电站断面数应不少于1条；二级规模电站1～3条；三级规模电站应不少于3条；3b)大潮、中潮和小潮期间各观测不少于25h,每小时不少于1次；c)最大水深小于10m断面的垂向间隔应不大于1m;其余水深情况垂向间隔不大于2m;d)航速应小于4节，走航时间应少于30min;e)对于较宽水道断面应采用多船同步作业，调查方法按GB/T12763.2的规定执行。潮位观测获取目标海域潮位变化过程。潮位站不少于3个，观测时长不少于1年，时间间隔不大于10min,观测方法按GB/T14914.2的规定执行。7.4仪器检定/校准仪器使用前应检定/校准。观测结束后应编写数据可靠性分析报告。8数值模拟潮流数值模拟技术要求如下：a)模式选择，宜选用三维模式，宜具有模拟潮波、涡旋、斜压效应、科氏力效应等多种物理过程的能力，宜具有波流耦合和干-湿边界的模拟功能，宜能够模拟潮波潮流过程以及机组阵列作用下的流场改变；b)参数比选，进行关键物理过程的参数比选方案，进行初始条件、边界条件、辅助资料等敏感性试验，选取适合于目标海域变化特征的物理过程参数化方案和模型输入参数；c)模型搭建与配置，模拟区域应能完整刻画潮流能开发对周边海洋动力环境的影响，目标海域中心位置距数值模型开边界应大于5倍目标海域最大长度，目标海域水平网格应不大于拟选用的潮流能机组的叶轮半径，垂直网格分辨率宜不大于1/3叶轮直径，开边界选取、网格疏密等按JTS/T231-4执行；d)检验方法，为准确模拟目标海域的潮流场，应利用实测潮位、定点潮流、走航潮流观测数据验证模拟结果，并通过进一步调整模式参数优化模型结果，如海底摩阻系数、涡粘系数等，验证时长应与调查时长相同；验证时长内的涨急、落急流速东分量和北分量相对误差不高于8%;潮位的相对误差不高于5%;e)数据输出要求，输出要素为流速、流向和潮位；输出时间间隔不大于10min;f)数值模拟时长不少于1年。9微观选址9.1潮流能机组类型选择根据装机规模、目标海域的潮流能资源时空特性、水深条件、自然灾害条件等合理选择潮流能机组系数、推力系数、对应流速输出功率，样例见附录A表A.1;宜按表3计算流向对潮流能机组效率的影响。4表3流向对潮流能机组效率的影响流向与主流向的角度差效率%059.2潮流能机组阵列布局优化一级、二级规模电站阵列布局可采用交错式布局(见图A.1),机组经向间隔不小于10D,纬向间隔不小于2.5D;三级规模电站，宜采用智能优化算法，以总发电量为目标函数，对机组阵列布局进行优化，确定机组阵列最终布局。9.3潮流场重新计算一级规模潮流能电站可采用原始潮流场作为电站发电量计算的基础数据源；二级、三级规模潮流能电站宜采用叶素动量理论法、动量耗散法将潮流能机组运转过程产生的水动力影响加入潮流数值模拟，重新计算机组阵列最优布局下潮流场，作为电站发电量计算的基础数据源，并计算潮流能机组阵列介入前后的流场和潮位差异。10发电量计算方法10.1发电量计算参数发电量计算参数宜包括各潮流能水轮机拟布放位置的平均功率密度、最大可能流速、有效流时、各级流速年累计频率、理论年发电量、年上网电量。其中，平均功率密度、最大可能流速、有效流时应遵守GB/T34910.4中有关规定进行计算。10.2各级流速年累计频率拟布放位置的各级流速年累计频率宜按公式(1)计算：式中：f(U;)——潮流能发电机组功率曲线上第i个速度区间对应的流速年累计频率；t(U;)——潮流能发电机组功率曲线上第i个速度区的年累计时间，单位为小时(h);N₁——模拟年份的总小时数，单位为小时(h)。5GB/T41340.1—202210.3理论年发电量单台潮流能发电机组理论年发电量宜按公式(2)计算：式中：……………Q——潮流能发电机组的理论年发电量，单位为千瓦时(kW·h);N₁——模拟年份的总小时数，单位为小时(h);Ng——潮流能发电机组功率曲线上的速度区间总数；P(U;)——潮流能发电机组功率曲线上第i个速度区间对应的功率值，单位为千瓦(kW);U;——潮流能发电机组功率曲线上第i个流速区间对应的潮流平均速度，单位为米每秒(m/s);f(U;)——潮流能发电机组功率曲线上第i个速度区间对应的流速年累计频率。潮流能电站理论年发电量宜按公式(3)计算：式中：E——潮流能电站理论年发电量，单位为千瓦时(kW·h);m——潮流能电站机组数量；Q₄——第k台潮流能发电机组理论年发电量，单位为千瓦时(kW·h)。10.4年上网电量潮流能电站的年上网电量宜按公式(4)计算：E=Cx×E………………(4)E潮流能电站年上网电量，单位为千瓦时(kW·h);Ce——综合折减系数，与电力传输损耗、机组检修时间、极端条件下的停机时间等有关；E——潮流能电站理论年发电量，单位为千瓦时(kW·h)。11技术报告潮流能电站发电量计算技术报告应包括但不限于：b)遵循的技术标准(本文件编号);现状及能源需求等；查过程及调查结果等；f)机组选型与布局优化：潮流能发电机组选型、方案比选等；g)发电量计算：计算潮流能电站年发电量。6(资料性)潮流能机组工程参数及阵列布局示例图A.1给出了交错式阵列布局的示意图。图A.1交错式机组阵列布局示意图表A.1给出了发电量计算过程所需的潮流能机组工程参数的样例。表A.1某潮流能机组的工程参数样例流速区间功率系数推力系数尖速比000066666666GB/T