【国家标准】 波浪能转换装置发电性能评估

ICS27.140
CCSF14
中华人民共和国国家标准化指导性技术文件GB/Z40295—2021
波浪能转换装置发电性能评估
Power performance assessment of electricity producing wave energy converters(IEC/TS62600-100:2012,Marineenergy—Wave,tidalandotherwatercurrentconvertersPart1oo:Electricityproducingwaveenergyconverters-Powerperformanceassessment,MOD）2021-05-21发布
国家市场监督管理总局
国家准化管油品公
2021-12-01实施
规范性引用文件
术语和定义、符号.
3.1术语和定义
3.2符号
工作程序
测试场特性描述
计算波浪空间传递模型
试验区建模
测量的一般要求
取样时长
同步性
数据记录
波浪的测量和数据收集
波浪测量仪及其标定
仪器地点
海洋仪器数据
导出参数的计算过程
波浪能转换装置功率测量
波浪能转换装置输出终端
功率测量点
功率测量
仪器和校准
功率性能的确定
标准化的功率矩阵结构…·
功率矩阵的计算
年均波浪能发电量（MAEP)的计算10
标准方法
GB/Z40295—2021
GB/Z40295—2021
10.3替换方法
年均发电量的捕获长度矩阵完备性附录A（资料性）
本文件与IEC/TS62600-100：2012相比的结构变化情况附录B（资料性）
附录C（规范性）
附录D（规范性）
附录E（规范性）
附录F（资料性）
参考文献
本文件与IEC/TS62600-1002012的技术性差异及其原因波浪空间传递模型的误差分析
不确定度评估：
测量点在岸上时的功率损失补偿·正则功率矩阵的形成
本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则起草。
GB/Z40295—2021
第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定本文件使用重新起草法修改采用IEC/TS62600-100：2012《海洋能能波浪能、潮流能和其他水流能转换装置第100部分：波浪能转换装置发电性能评估》。本文件与IEC/TS62600-100：2012相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本文件与IEC/TS62600-100：2012的章条编号对照一览表。本文件与IEC/TS62600-100：2012相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线（I)进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。本文件做了下列编辑性修改：
将标准名称改为《波浪能转换装置发电性能评估》；修改了附录“正则功率矩阵的形成”（见附录F）。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。本文件由全国海洋能转换设备标准化技术委员会（SAC/TC546)提出并归口。本文件起草单位：中国科学院广州能源研究所、中国海洋大学、山东大学、浙江海洋大学、哈尔滨大电机研究所、国家海洋技术中心、宁波大学、集美大学、国家海洋标准计量中心、三峡机电工程技术有限公司。
本文件主要起草人：游亚戈、史宏达、刘延俊、李德堂、王文胜、刘婷婷、叶寅、李晶、姜波、谷汉斌、张兆德、张运秋、乐婉贞、张中华、吴必军、徐春红、刘臻、李文学。Ⅲ
1范围
波浪能转换装置发电性能评估
本文件给出了波浪能转换装置在试验场发电试验的发电性能评估方法。GB/Z40295—2021
本文件适用于所有海洋区域（近岸和离岸，深水和浅水）内所有将波浪能转换成电的、固定方式为柔性或张力链锚定、底部固定或岸基固定的波浪能转换装置。本文件不适用于：
a）不发电的波浪能转换装置；
b）在水池中或在小比例海洋条件下试验、所有测量结果需要通过外推才能得到全尺度结果的比例装置；
资源评估；
d）功率质量；
e）环境问题；
从一点推到另一点的功率矩阵。f）
本文件描述了下列系统方法：
测量实海况下波浪能转换装置的电力输出；波浪能转换装置的功率矩阵；
电功率输出和波能流输入的报告约定框架。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/T7408
数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法（GB/T7408一2005，ISO8601：2000,IDT)
GB/T13850
1992,IDT)
交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器（GB/T13850—1998，IEC60688：GB/T17625（所有部分）电磁兼容-限值［IEC61000-3（所有部分）GB/T20840.1互感器第1部分：通用技术要求（GB/T20840.1—2010，IEC61869-1：2007，MOD)
GB/T20840.3互感器第3部分：电磁式电压互感器的补充技术要求（GB/T20840.3一2013，IEC61869-3:2011,MOD）
3测量不确定度评定和表示（GB/T27418—2017，ISO/IECGuide98-3：2008，MOD）GB/T27418
GB/T37551
海洋能
波浪能、潮流能和其他水流能转换装置术语（GB/T37551一2019，IEC62600-1：2011,MOD）
ISO/IEC指南98-1：2009测量的不确定性第1部分：测量不确定性表达概述（Uncertaintyofmeasurement-Partl:Introductionto theexpression of uncertainty inmeasurement)EquiMar：海洋能转换装置的公平评估草案，第2部分，第一章1.A.11.A.5（EquiMar：ProtocolsGB/Z40295—2021
for the equitable assessment of marine energy converters,Part I,Chapters I.A.1 through I.A.5.)自动化数据质量控制检查和程序手册指南（NDBC：2009，TechnicalDocument09-02，Handbookofautomated data quality control checks and procedures.)3术语和定义、符号
3.1术语和定义
GB/T37551界定的术语和定义适用于本文件。3.2符号
下列符号适用于本文件。
Ccable：按照正顺序（从发电装置到检测装置)排列的线与线之间的海底电缆电容，单位为法拉（F）CF（X）：误差小于士X%的中心频率分数（以百分数表示）Cgi：第i离散成分的波群速度，单位为米每秒（m/s）Cpi：第i离散成分的波速，单位为米每秒（m/s）f：频率，单位为赫兹（Hz）
f。：电功率取样频率，单位为赫兹（Hz)fi：第i离散成分的波频率，单位为赫兹（Hz）Hmo：有效波高的谱估算值，单位为米（m）h：水深，单位为米（m）
Imeas：线均方根电流，单位为安（A）J：波能流，单位为瓦每米（W/m）J：：i单元的波能流，单位为瓦每米（W/m）k；：第i离散成分的波数，单位为每米（m-1)L：捕获长度，单位为米（m）
La：波浪能转换装置的吸收长度，单位为米（m）L：单元的捕获长度，单位为米（m）L.：捕获长度比，即波-电总转换效率，无量纲M：单元的数据组总数
MAEP：年均波浪能发电量（MeanAnnualEnergyProduction），单位为瓦时（W·h）m：谱的频率n阶矩，单位为平方米n次方赫兹（m2Hz\）N：数列中数的总数
Nt：谱频域离散格子数
Ns：海况记录个数
P：测得的输出功率，单位为瓦特（W)PTO：动力输出装置（Powertake-off）PgenWEC：波浪能转换装置输出功率，单位为瓦特（W）Plos：系统的线损分量，单位为瓦特（W）Pmax：取样时长中测得的输出功率最大值，单位为瓦特（W)Pmeas：真实输出功率，单位为瓦特（W）Pmin：取样时长中测得的输出功率最小值，单位为瓦特（W）PFmeas：功率因素
ph：液压系统压强，单位为帕(Pa)ph：液压系统关阀压强值，单位为帕(Pa）P2：液压系统开阀压强值，单位为帕(Pa）Qmeas：无功功率，单位为瓦特（W）Rcable：电缆的总正序电阻
RMSE：数列的误差均方根
S：谱密度，单位为平方米每赫兹（m2/Hz）S（f)：作为频率函数的谱密度，单位为平方米每赫兹（m2/Hz)GB/Z40295—2021
S（f)wEC：波浪能转换装置处的波浪谱，等于T.（f，t，O,h，.）·S（f）wMI，单位为平方米每赫兹(m2/Hz)
S（f）wMI：波浪测量仪处的波浪谱，单位为平方米每赫兹（m/Hz)SD：数列的标准差
S：：第i离散成分的谱密度，单位为平方米每赫兹（m2/Hz）SM：数列平均值
Sp：标准差Www.bzxZ.net
SL：每一个单元捕获长度的标准差T：每个记录的运行小时数，单位为时（h）T。：能量周期，单位为秒(s）
T.（f，t，h，...）：空间传递模型，用于校正波浪仪和波浪能转换装置之间的谱密度t：时间滞后或测波仪和波浪能转换装置的偏离，单位为秒（s）U：线间电压，单位为伏特（V）Umeas：线间均方根电压，单位为伏特（V）Vp1+，Vpl-：波浪能转换装置侧正序电压，单位为伏特（V）Vp2+，Vp2-：岸侧正序电压，单位为伏特（V)Xcable：海底电缆的总正序电抗△f：频率增量，单位为赫兹（Hz）β：流体质量密度，单位为千克每立方米（kg/m）0：波向，单位为度（°）
：相角，单位为度（°）
4工作程序
图1为本文件的评估工作程序。
测试前
测试中
测试后
波浪数据的测量和采集
测试现场特性描述
波能装置功率输出数据的
测量和采集
确定波浪能转换装置的动力性能计算波浪能转换装置年均发电量图1评估过程
GB/Z40295—2021
5测试场特性描述
5.1概述
为确保波浪能转换装置的功率评估，应对预期的测试区开展分析。首先应对用于填充功率性能矩阵的入射波的波候进行评估。为了推断波浪能转换装置处的波能流，应充分分析地形和海流对人射波候的影响，以确定是否需要建立一个波浪测量仪器（WMI）和波浪能转换装置（WEC)之间的波浪转换数学模型。如果需要建立转换模型，应有支持该转换模型的、合适的推演分析。5.2测量
波浪测量
两台波浪测量仪器，一台投放在建议安装波浪能转换装置处，开展测量；另一台放在预计未来波浪测量仪器安装处。这两台波浪测量仪至少在波浪能转换装置投放前3～12个月，布放安装，以考虑波浪的季节变化。
通过对波浪测量仪的时间序列进行分析，得到谱数据。有效波高和能量周期通过谱数据进行计算。下列参数将用于计算功率矩阵：谱形状；
波浪方向；
方向频率谱；
水深(含潮汐影响)；
流向与流速；
风向与风速；
g）水的密度；
冰的出现及其厚度。
上述清单中的参数倘若未记入功率矩阵，也未用于功率矩阵的计算，应加以标记，并给出未记录的理由。
5.2.2海流测量
试验区的水流应予以记录，形成文件。流速和流向应与波同时测量，并至少超过30d。取样周期不应超过10min。在取样周期安排上，至少从上半水柱中测得1个流速和流向记录。流记录的主要目的是用于建立该地的流模型。应评判和辨识潮流和非潮流。宜在不同点测量流速和流向，以充分描述该地区的速度分布。5.2.3潮位测量
应在试验区测量潮位，测量时间应超过30d，并加以分析，评估潮位变化范围。5.2.4等深线测量
应定义试验区边界，开展该边界内的等深线测量，并形成文件。等深线的分辨率应符合建立波浪的空间传递模型的需要（见5.3）。等深线测量应提供海底的细节。5.3计算波浪空间传递模型
波浪测量仪处的海况应能代表波浪能转换装置处的海况。如果采用测量要求的最少的两台波浪测4