海洋可再生能源資源調(diào)查與評(píng)估指南第4部分：海流能2017-11-01發(fā)布2018-02-01實(shí)施IGB/T34910.4—2017前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 4海流能資源調(diào)查 14.1調(diào)查方案的制定 14.2技術(shù)指標(biāo) 25海流能資源評(píng)估 45.1評(píng)估內(nèi)容 45.2評(píng)估方法 5.3海流能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量等級(jí)劃分 56海流能資源調(diào)查與評(píng)估報(bào)告 5ⅢGB/T34910《海洋可再生能源資源調(diào)查與評(píng)估指南》分為4個(gè)部分：——第1部分：總則；——第2部分：潮汐能；——第4部分：海流能。本部分為GB/T34910的第4部分。本部分按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本部分由國(guó)家海洋局提出。本部分由全國(guó)海洋標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC283)歸口。本部分起草單位：中國(guó)海洋大學(xué)、國(guó)家海洋技術(shù)中心、國(guó)家海洋標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量中心。本部分主要起草人：郭佩芳、侍茂崇、石洪源、曹雪峰、武賀、呂忻、陳華、張瑞、周良明、1海洋可再生能源資源調(diào)查與評(píng)估指南第4部分：海流能GB/T34910的本部分規(guī)定了海流能資源調(diào)查、海流能資源評(píng)估及海流能資源調(diào)查與評(píng)估報(bào)告的編寫(xiě)。本部分適用于海流能資源調(diào)查與評(píng)估工作。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是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(cè)GB/T12763.7海洋調(diào)查規(guī)范第7部分：海洋調(diào)查資料交換GB/T34910.1—2017海洋可再生能源資源調(diào)查與評(píng)估指南第1部分：總則3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。海水大規(guī)模相對(duì)穩(wěn)定的流動(dòng)。包括周期性的潮流和非周期性的海流。海水流動(dòng)所具有的動(dòng)能。單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與海流方向垂直的單位面積的海水所具有的動(dòng)能。海流斷面平均功率theaveragecurrentpoweroncross-section某一時(shí)間段內(nèi)通過(guò)與海流方向垂直斷面的平均海流能。4海流能資源調(diào)查4.1調(diào)查方案的制定4.1.1確定調(diào)查海域區(qū)塊4.1.1.1根據(jù)海流能調(diào)查的目的和要求，收集歷史有關(guān)資料、查閱有關(guān)文獻(xiàn)及報(bào)告。可收集的歷史資料和文獻(xiàn)報(bào)告包括：2a)歷史上該區(qū)域觀測(cè)的定點(diǎn)海流資料；b)該區(qū)域ADCP走航資料；c)與該區(qū)域有關(guān)的遙感、遙測(cè)的表層海流資料；d)再分析海流資料；e)用其他手段獲得的海流資料；f)歷史文獻(xiàn)和研究報(bào)告。4.1.1.2在初步了解相關(guān)海域的海流能大致分布的基礎(chǔ)上，確定海流能調(diào)查及其評(píng)估海域區(qū)塊，宜特別關(guān)注海流能高值區(qū)塊。4.1.2確定調(diào)查斷面根據(jù)海流能的自然區(qū)域分布和海流能調(diào)查與評(píng)估的要求，合理確定若干調(diào)查斷面，斷面設(shè)計(jì)與該區(qū)域主流向垂直，保證其空間域上的代表性。調(diào)查斷面宜包括調(diào)查區(qū)塊的海流能高值斷面。根據(jù)海流能的自然區(qū)域分布和海流能調(diào)查與評(píng)估的要求，合理確定各斷面上的調(diào)查站位，以保證其在海流能斷面空間分布的代表性。調(diào)查站位宜包括調(diào)查區(qū)塊的海流能高值站位。站位的選擇和布設(shè)按GB/T12763.2的規(guī)定。4.1.4制定觀測(cè)計(jì)劃觀測(cè)計(jì)劃至少包括以下內(nèi)容：a)觀測(cè)要素：其中，主要觀測(cè)要素包括流速和流向，輔助要素包括水深、水溫、波浪、風(fēng)速和風(fēng)b)調(diào)查儀器：宜使用當(dāng)前國(guó)內(nèi)外認(rèn)可的調(diào)查儀器，如直讀海流計(jì)、安德拉海流計(jì)或ADCP等；確定合適的測(cè)量方法，以適應(yīng)海流的時(shí)空變化。調(diào)查儀器設(shè)備要求按GB/T34910.1—2017的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行；c)調(diào)查方式：可選擇船只定點(diǎn)調(diào)查、錨碇浮標(biāo)調(diào)查、走航調(diào)查和岸邊高頻地波雷達(dá)調(diào)查等；d)調(diào)查人員和時(shí)間：根據(jù)觀測(cè)工作量確定調(diào)查人員，根據(jù)調(diào)查斷面的海流時(shí)間分布確定調(diào)查時(shí)間；e)數(shù)據(jù)處理：海流、水深和溫鹽度數(shù)據(jù)的記錄和處理，按照GB/T34910.1—2017、GB/T12763.2和GB/T12763.7的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，處理后方可使用。海流數(shù)值模擬符合以下要求：a)海流數(shù)值模擬采用成熟海流數(shù)值模式進(jìn)行。推薦使用三維海流數(shù)值模式。模式垂直分層數(shù)不少于表2中相應(yīng)的調(diào)查層數(shù)，同時(shí)在評(píng)估海域有足夠的水平分辨率，能充分、準(zhǔn)確反映評(píng)估海域海流時(shí)空變化規(guī)律；b)海流數(shù)值模擬的開(kāi)邊界條件和風(fēng)應(yīng)力等外部條件科學(xué)合理，符合評(píng)估海域的實(shí)際情況；c)海流數(shù)值模擬前根據(jù)實(shí)際調(diào)查資料，對(duì)模式進(jìn)行檢驗(yàn)和必要的參數(shù)調(diào)整。4.2技術(shù)指標(biāo)4.2.1觀測(cè)單位與測(cè)量的準(zhǔn)確度主要觀測(cè)要素的觀測(cè)單位與測(cè)量的準(zhǔn)確度為：3a)流速：?jiǎn)挝粸槔迕酌棵?cm/s)。準(zhǔn)確度見(jiàn)表1;b)流向：?jiǎn)挝粸槎?°),正北為0°,順時(shí)針計(jì)量，正南為180°。準(zhǔn)確度見(jiàn)表1。輔助觀測(cè)要素的觀測(cè)單位與測(cè)量的準(zhǔn)確度為：a)水深：?jiǎn)挝粸槊?m)。記錄取一位小數(shù)或準(zhǔn)確度為±2%;b)水溫：?jiǎn)挝粸閿z氏度(℃)。準(zhǔn)確度規(guī)定為兩級(jí)：一級(jí)為±0.05℃;二級(jí)為±0.2℃;c)風(fēng)速：?jiǎn)挝粸槊酌棵?m/s)。當(dāng)風(fēng)速不大于5.0m/s時(shí)，準(zhǔn)確度為士0.5m/s;當(dāng)風(fēng)速大于5.0m/s時(shí)，準(zhǔn)確度為±5%;表1海流觀測(cè)的準(zhǔn)確度流速水深m流速流向觀測(cè)層次見(jiàn)表2。表2觀測(cè)層次單位為米水深范圍觀測(cè)層次底層與臨近標(biāo)準(zhǔn)層的最小距離表層，5,10,15,20,25,30,底層2表層，5,10,15,20,25,30,50,75,底層5表層，5,10,15,20,25,30,50,75,100,125,150,底層表層，10,20,30,50,75,100,125,200,300,400,500,600,700,800,1000,1200,1500,2000,2500,3000(水深大于3000m時(shí)，每千米加一層)底層注1:表層是指海面下3m以?xún)?nèi)的水層。注2:底層的規(guī)定如下：水深不足50m時(shí)，底層為離底2m的水層；水深在50m～200m范圍內(nèi)時(shí)，底層離底的距離為水深的4%;水深超過(guò)200m時(shí)，底層離底的距離，根據(jù)水深測(cè)量誤差、海浪狀況、船只漂移情況和海底地形綜合考慮，在保證儀器不觸底的原則下盡可能的靠近海底。注3:底層與相鄰標(biāo)準(zhǔn)層的距離小于規(guī)定的最小距離時(shí)，可免測(cè)接近底層的標(biāo)準(zhǔn)層。注4:根據(jù)海洋能開(kāi)發(fā)規(guī)劃和發(fā)電裝置設(shè)計(jì)的需求，可以適當(dāng)增加調(diào)查層次。4.2.3觀測(cè)時(shí)次與時(shí)長(zhǎng)4.2.3.1海流能調(diào)查頻次和長(zhǎng)度，以查明調(diào)查海域海流能時(shí)空分布特征和滿足評(píng)估工作為原則。根據(jù)海流的日不等、月不等現(xiàn)象及氣候變化特征，設(shè)置不同觀測(cè)頻次和時(shí)長(zhǎng)。4GB/T34910.4—20174.2.3.2定點(diǎn)連續(xù)調(diào)查的時(shí)間長(zhǎng)度推薦15d,觀測(cè)頻次推薦20min。近岸淺水區(qū)域，在潮流漲急(落急)期間測(cè)量頻次可加密，間隔為10min;遠(yuǎn)海深水區(qū)域，時(shí)間間隔可放寬至1h;根據(jù)季節(jié)特征，宜選擇季度典型月進(jìn)行調(diào)查。5海流能資源評(píng)估5.1評(píng)估內(nèi)容海流能資源評(píng)估包括以下內(nèi)容：a)海流能功率密度；b)海流能平均功率密度；c)海流斷面平均功率；d)可能最大潮流流速；e)有效流時(shí)。5.2評(píng)估方法5.2.1海流能功率密度海流能功率密度按式(1)計(jì)算：P——功率密度，單位為瓦特每平方米(W/m2);p——海水密度，單位為千克每立方米(kg/m3);v——海水水平流速，單位為米每秒(m/s)。5.2.2海流能平均功率密度海流能平均功率密度按式(2)計(jì)算：式中：Pm——某時(shí)間段內(nèi)功率密度的平均值，單位為瓦特每平方米(W/m2)。5.2.3海流斷面平均功率海流斷面平均功率按式(3)計(jì)算：式中：PAvg——某一時(shí)間段內(nèi)海流斷面的平均功率，單位為瓦特(W);M——海流斷面劃分的計(jì)算網(wǎng)格數(shù)量；Pmi——海流斷面的第i個(gè)網(wǎng)格的平均功率密度，單位為瓦特每平方米(W/m2);A;——海流斷面的第i個(gè)網(wǎng)格面積，單位為平方米(m2)。5.2.4可能最大流速在潮流占優(yōu)海域：規(guī)則半日潮海區(qū)的可能最大流速按式(4)計(jì)算：Vmax=1.295Vm?+1.245Vs?+Vk?+Vo?+Vm?+Vus?…(4)規(guī)則全日潮海區(qū)的可能最大流速按式(5)計(jì)算：Vm=Vw?+Vs?+1.600Vk,+1.450Vo,不規(guī)則半日潮流和不規(guī)則全日潮流海區(qū)采用式(4)和式(5)中的較大值。式中：Vmax——可能最大流速，單位為米每秒(m/s);5.2.5有效流時(shí)計(jì)算一年中海流流速大于0.5m/s的累計(jì)小時(shí)數(shù)，即海流能資源開(kāi)發(fā)的有效時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)有效流時(shí)。5.3海流能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量等級(jí)劃分根據(jù)調(diào)查的海流能能量指標(biāo)要素，將海流能資源劃分等級(jí)分為豐富區(qū)、較豐富區(qū)、可利用區(qū)和貧乏區(qū)四類(lèi)，見(jiàn)表3:表3資源區(qū)劃等級(jí)區(qū)劃等級(jí)豐富區(qū)較豐富區(qū)可利用區(qū)貧乏區(qū)區(qū)劃類(lèi)別編號(hào)1234大潮年平均功率密度P/(kW/m2)P≥88>P≥44>P≥0.8P<0.8最大流速參考值V/(m/s)V≥2.52.5>V≥22>V≥1.2