潮流能發(fā)電裝置功率特性現(xiàn)場測試方法2022-03-09發(fā)布2022-10-01實施國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語和定義 14一般規(guī)定 24.1測試步驟 24.2測試要求 25流速測量 35.1流速測量儀器 35.2流速測量儀器布放位置 35.3數(shù)值模型 55.4流速參數(shù)的計算 56潮流能發(fā)電裝置輸出電功率測量 56.1電功率測量儀器 56.2電功率測量位置 56.3電力測試環(huán)境 67潮流能發(fā)電裝置的功率特性 67.1功率曲線 67.2轉(zhuǎn)換效率 77.3年發(fā)電量 7附錄A(規(guī)范性)測試報告 9Ⅲ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。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。本文件起草單位：國家海洋技術(shù)中心、國家海洋標(biāo)準(zhǔn)計量中心、天津大學(xué)、哈爾濱瑞哈科技發(fā)展有限公司、山東電力工程咨詢院有限公司。朱月涌。1潮流能發(fā)電裝置功率特性現(xiàn)場測試方法本文件規(guī)定了潮流能發(fā)電裝置功率特性現(xiàn)場測試的一般規(guī)定、流速測量、潮流能發(fā)電裝置輸出電功率測量和潮流能發(fā)電裝置的功率特性。本文件適用于實海況條件下并網(wǎng)型或獨立型電站的潮流能發(fā)電裝置的功率特性測試。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GB/T12763.2—2007海洋調(diào)查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測GB/T12763.10—2007海洋調(diào)查規(guī)范第10部分：海底地形地貌調(diào)查GB/T20840.1—2010互感器第1部分：通用技術(shù)要求GB/T20840.2—2014互感器第2部分：電流互感器的補充技術(shù)要求GB/T20840.3—2013互感器第3部分：電磁式電壓互感器的補充技術(shù)要求JTS/T231-4—2021水運工程模擬試驗技術(shù)規(guī)范IEC60688:2012將交流和直流電量轉(zhuǎn)換成模擬信號或數(shù)字信號的電測量變送器(ElectricalmeasuringtransducersforconvertingA.C.andD.C.electricalquantitiestoanalogueordigitalsignals)下列術(shù)語和定義適用于本文件。轉(zhuǎn)換效率conversionefficiency潮流能發(fā)電裝置的輸出能量與流速的輸入能量之比。DE潮流能發(fā)電裝置的葉輪直徑。注1:對于水平軸潮流能發(fā)電裝置，是指潮流能發(fā)電裝置的旋轉(zhuǎn)葉輪直徑。注2:對于垂直軸潮流能發(fā)電裝置，是指等效變換為相同掃掠面積的水平軸潮流能發(fā)電裝置的旋轉(zhuǎn)葉輪直徑。注3:單位為米(m)。潮流能發(fā)電裝置捕獲潮流輸入能量的面積。注1:對于垂直軸潮流能發(fā)電裝置，是指潮流能發(fā)電裝置的掃掠面積。注2:對于無導(dǎo)流罩的水平軸潮流能發(fā)電裝置，是指潮流能發(fā)電裝置掃掠面積在流速方向上的投影面積。2注3:對于有導(dǎo)流罩的水平軸潮流能發(fā)電裝置，是指潮流能發(fā)電裝置導(dǎo)流罩的最大截面積。注4:單位為平方米(m2)。將測試的海流流速數(shù)據(jù)和電功率數(shù)據(jù)按照流速間隔分組的數(shù)據(jù)處理方法。注：對于各區(qū)間數(shù)據(jù)，記錄采集數(shù)與它們的和，并計算各區(qū)間內(nèi)流速、電功率參數(shù)的平均值。功率曲線powercurve潮流能發(fā)電裝置輸出的有功功率與流速的關(guān)系曲線。注：輸入流速為x軸，同一時刻的潮流能發(fā)電裝置輸出的有功功率為y軸。掃掠面積sweptarea潮流能發(fā)電裝置葉片掃掠過的面積。注1:對于垂直軸潮流能發(fā)電裝置，葉片外廓(沿旋轉(zhuǎn)軸各截面上離旋轉(zhuǎn)軸最遠(yuǎn)的點的集合)旋轉(zhuǎn)形成的軸對稱曲面，在平行于旋轉(zhuǎn)軸的平面上的投影面積。注2:對于水平軸潮流能發(fā)電裝置，是指葉尖(葉片上距離旋轉(zhuǎn)軸最遠(yuǎn)的點)繞旋轉(zhuǎn)軸運動的軌跡(或路徑)所包圍的曲面，在垂直于旋轉(zhuǎn)軸的平面上的投影面積。注3:單位為平方米(m2)。4一般規(guī)定4.1測試步驟潮流能發(fā)電裝置功率特性現(xiàn)場測試的步驟應(yīng)滿足以下要求：a)測試海域數(shù)據(jù)收集；b)對輸入到潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面積范圍內(nèi)的潮流流速進(jìn)行測量，計算該流速下的潮流輸入功率；c)與流速同步測量潮流能發(fā)電裝置輸出電壓和電流，計算輸出功率；d)通過測量的海流流速、流速的輸入功率及潮流能發(fā)電裝置的輸出功率，繪制功率曲線、計算轉(zhuǎn)e)編制測試報告。4.2測試要求4.2.1潮流能發(fā)電裝置功率特性現(xiàn)場測試的基本要求包括：a)應(yīng)在潮流能發(fā)電裝置調(diào)試完畢，正常運行期間開始測試；b)測試期間不應(yīng)對潮流能發(fā)電裝置所處海域的流場情況進(jìn)行更改；c)測試期間不應(yīng)對潮流能發(fā)電裝置的物理結(jié)構(gòu)、運行策略等進(jìn)行任何形式的更改；d)應(yīng)記錄潮流能發(fā)電裝置未到達(dá)切入流速而未發(fā)電的時間；e)應(yīng)記錄測試的總時間和測試期間潮流能發(fā)電裝置因維護、維修、故障或風(fēng)暴等極端海況潮流能發(fā)電裝置未工作的時間。4.2.2所收集的數(shù)據(jù)應(yīng)包括：3a)測試海域海底地形、漲潮和落潮主流向、流速分布及流速最大值；b)潮流能發(fā)電裝置的額定功率、額定輸出電壓、額定輸出電流、額定流速、等效直徑；c)其他與測試有關(guān)的數(shù)據(jù)。對收集的數(shù)據(jù)，應(yīng)對其可靠性及準(zhǔn)確度情況進(jìn)行全面分析，并做出對數(shù)據(jù)采用與否的結(jié)論。4.2.3數(shù)據(jù)采集要求包括：a)應(yīng)同步測量海流流速和電功率參數(shù)；b)流速和輸出電力參數(shù)應(yīng)進(jìn)行至少30d(720h)的不間斷測量，測試期間允許間斷的時間總計不超過24h;c)流速的數(shù)據(jù)采樣間隔應(yīng)不大于30min;d)電氣參數(shù)的采樣頻率應(yīng)不低于1Hz,數(shù)據(jù)采樣間隔應(yīng)不大于1min。4.2.4數(shù)據(jù)處理要求包括：a)應(yīng)剔除測試期間測量設(shè)備調(diào)試、故障時的流速數(shù)據(jù)和電氣參數(shù)；b)應(yīng)剔除測試期間潮流能發(fā)電裝置因維護、維修、故障或風(fēng)暴等極端海況潮流能發(fā)電裝置未工作時的流速數(shù)據(jù)和電氣參數(shù)。4.2.5測試報告應(yīng)符合附錄A的規(guī)定。5流速測量5.1流速測量儀器宜采用坐底式的測量方式，流速測量儀器應(yīng)滿足以下要求：a)具備有效的出廠檢驗合格證書；b)測量準(zhǔn)確度滿足GB/T12763.2—2007中7.1.2的要求；c)能夠測量流速測量點的流速最大值；d)能夠連續(xù)記錄具有時間標(biāo)記的流速和流向數(shù)據(jù)；e)測量剖面能夠覆蓋到潮流能發(fā)電裝置的整個能量捕獲截面；f)在垂直剖面上，流速測量層間的間距不超過1m。5.2流速測量儀器布放位置5.2.1雙向發(fā)電潮流能發(fā)電裝置對于雙向發(fā)電的潮流能發(fā)電裝置，流速測量儀器的布放位置見圖1,流速測量儀器的布放位置應(yīng)滿足以下要求：a)流速測量儀器布放在能夠代表輸入到潮流能發(fā)電裝置掃掠面積內(nèi)的流速值的位置上；b)流速測量儀器布放位置處的水深與潮流能發(fā)電裝置所處位置的水深差異應(yīng)不大于10%;c)宜在潮流能發(fā)電裝置漲潮側(cè)的潮流主流向上，布放第一臺流速測量儀器，流速測量儀器距潮流能發(fā)電裝置掃掠面的距離為2倍到5倍等效直徑，用以測量漲潮時輸入到潮流能發(fā)電裝置掃掠面積內(nèi)的流速值；d)宜在潮流能發(fā)電裝置落潮側(cè)的潮流主流向上，布放第二臺流速測量儀器，流速測量儀器距潮流能發(fā)電裝置掃掠面的距離為2倍到5倍等效直徑，用以測量落潮時輸入到潮流能發(fā)電裝置掃掠面積內(nèi)的流速值。4流速測量儀器布放區(qū)域漲潮主流向流向電裝置掃掠面落潮主流向流速測量儀器布放區(qū)域標(biāo)引序號說明：D:——等效直徑；2Dg—--2倍等效直徑；3D:——3倍等效直徑。圖1流速測量儀器布放位置示意圖5.2.2單向發(fā)電潮流能發(fā)電裝置對于單向發(fā)電的潮流能發(fā)電裝置，流速測量儀器的布放位置見5.2.1中的要求。5GB/T41342—20225.3數(shù)值模型5.3.1測試海域出現(xiàn)以下情況之一，宜采用數(shù)值模型的方法確定流速測量儀器布放位置：a)流速測量儀器布放位置處的水深與潮流能發(fā)電裝置所處位置的水深差異超過10%;b)其他影響測量輸入到潮流能發(fā)電裝置掃掠面積內(nèi)流速值的情況。5.3.2數(shù)值模型應(yīng)滿足以下要求：a)建立模型所需的相關(guān)海底地形數(shù)據(jù)的補充測量滿足GB/T12763.10—2007的要求，海流數(shù)據(jù)的補充測量滿足GB/T12763.2—2007的要求；b)模型計算精度滿足JTS/T231-4—2021的要求。5.4流速參數(shù)的計算按照流速測量要求，將潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面等分為k層。該深度范圍內(nèi)的平均流速(v)按公式(1)計算，能量捕獲截面積(A)按公式(2)計算：A——潮流能發(fā)電裝置的能量捕獲截面積，單位為平方米(m2);k——潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面在深度上可分的層數(shù)；b,——潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面第n層的水平寬度，單位為米(m);x——潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面第n層的垂直高度，單位為米(m);v——通過第n層潮流能發(fā)電裝置能量捕獲截面的流速，單位為米每秒(m/s)。6潮流能發(fā)電裝置輸出電功率測量6.1電功率測量儀器潮流能發(fā)電裝置輸出電功率的測量是基于每相電流和電壓進(jìn)行的，測量儀器包括電壓、電流互感器和功率變送器，測量儀器應(yīng)具有有效的校準(zhǔn)證書，且應(yīng)滿足以下要求：a)電流互感器通用技術(shù)要求符合GB/T20840.1—2010的要求，專用技術(shù)要求符合GB/T20840.2—2014的要求。電壓互感器通用技術(shù)要求符合GB/T20840.1—2010的要求，專用技術(shù)要求符合GB/T20840.3—2013的要求，電壓、電流互感器的準(zhǔn)確度不大于0.5級；b)功率變送器通用技術(shù)要求應(yīng)滿足IEC60688:2012的要求，準(zhǔn)確度不大于0.5級；c)功率測量裝置的量程應(yīng)設(shè)置為潮流能發(fā)電裝置的瞬間正負(fù)峰值，功率測量裝置的滿刻度量程宜設(shè)在潮流能發(fā)電裝置額定功率的一50%～150%;d)如直接測量發(fā)電機不穩(wěn)定功率，電流互感器最低測量頻率宜達(dá)到20Hz。6.2電功率測量位置根據(jù)獨立型和并網(wǎng)型潮流能發(fā)電裝置不同的電氣結(jié)構(gòu)，電功率測量位置應(yīng)滿足以下要求：a)獨立型潮流能發(fā)電裝置電功率測量位置見圖2,一般選擇發(fā)電機輸出端測點A,如現(xiàn)場操作困6GB/T41342—2022難可選擇整流器與蓄電池組的連接線測點B;b)并網(wǎng)型潮流能發(fā)電裝置電功率測量位置見圖3,位于潮流能發(fā)電裝置電力變換系統(tǒng)與電網(wǎng)的連接線測點C。配有蓄電池組的并網(wǎng)型潮流能發(fā)電裝置，電功率測量位置參考a)。測點B測點測點B發(fā)電機整流器蓄也池逆變器負(fù)載圖2獨立型潮流能發(fā)電裝置電功率測量位置示意圖測點C測點C發(fā)電機整流器逆變器電網(wǎng)圖3并網(wǎng)型潮流能發(fā)電裝置電功率測量位置示意圖6.3電力測試環(huán)境電力測試環(huán)境應(yīng)滿足以下要求：a)測試環(huán)境溫度范圍：0℃~40℃;7潮流能發(fā)電裝置的功率特性7.1功率曲線功率曲線的繪制應(yīng)滿足以下要求：a)應(yīng)用區(qū)間法處理測試數(shù)據(jù)；b)宜采用0.1m/s的區(qū)間間隔；c)流速區(qū)間的劃分應(yīng)采用左開右閉的形式；d)應(yīng)計算每個區(qū)間內(nèi)流速平均值(vn);e)應(yīng)計算對應(yīng)流速區(qū)間內(nèi)電功率平均值[P]];f)應(yīng)繪制v。與P)的關(guān)系曲線。區(qū)間法的計算結(jié)果如表1所示。7GB/T41342—2022表1區(qū)間法計算結(jié)果表區(qū)間序號流速區(qū)間m/s流速平均值m/s輸出電功率平均值1P?G?)2P2G23PaG34P?āa)5V?67P?G7)8V?Pg(ās)…7.2轉(zhuǎn)換效率潮流能發(fā)電裝置的轉(zhuǎn)換效率計算應(yīng)滿足以下要求：a)應(yīng)用區(qū)間法處理測試數(shù)據(jù)；b)宜采用0.1m/s的區(qū)間間隔；c)流速區(qū)間的劃分應(yīng)采用左開右閉的形式；d)應(yīng)計算每一個區(qū)間內(nèi)平均流速下的輸入功率(Pm);e)應(yīng)計算每個區(qū)間內(nèi)的轉(zhuǎn)換效率(Cm);f)應(yīng)繪制v。與C的關(guān)系曲線。每個區(qū)間內(nèi)的潮流能發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換效率按公式(3)計算，對應(yīng)潮流輸入功率區(qū)間數(shù)據(jù)的平均值按公式(4)計算： (3) 式中：C——對應(yīng)第n個數(shù)據(jù)區(qū)間的轉(zhuǎn)換效率；v,第n個流速區(qū)間數(shù)據(jù)的平均值，單位為米每秒(m/s);Pc)——對應(yīng)電功率區(qū)間數(shù)據(jù)的平均值，單位為千瓦(kW);P——對應(yīng)潮流輸入功率區(qū)間數(shù)據(jù)的平均值，單位為千瓦(kW);A——潮流能發(fā)電裝置的能量捕獲截面積，單位為平方米(m2);p——為測試海區(qū)平均海水密度，單位為千克每立方米(kg/m3)。7.3年發(fā)電量年發(fā)電量的估算應(yīng)滿足以下要求：a)應(yīng)用區(qū)間法處理測試數(shù)據(jù)；b)宜采用0.1m/s的區(qū)間間隔；8GB/T41342—2022c)流速區(qū)間的劃分應(yīng)采用左開右閉的形式；d)應(yīng)計算每個流速區(qū)間速度均