GB/T 41340.2-2022 海洋能電站發(fā)電量計算技術規(guī)范 第2部分：波浪能（正式版）

海洋能電站發(fā)電量計算技術規(guī)范國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會IGB/T41340.2—2022 Ⅲ 1 1 1 15陣列規(guī)模的等級劃分 1 2 27.1水深和海岸地形測量 27.2潮流觀測 27.3水位觀測 27.4風觀測 27.5波浪觀測 2 2 28.2潮流數(shù)值模擬 38.3波浪數(shù)值模擬 4 410發(fā)電量計算方法 410.1發(fā)電量計算參數(shù) 410.2波浪能流密度計算 410.3有效波高計算 510.4能量周期計算 610.5能量矩陣計算 610.6捕能長度矩陣計算 610.7理論年發(fā)電量計算 710.8年上網(wǎng)電量 7 7附錄A(資料性)波浪能量矩陣和捕獲長度矩陣示例 8參考文獻 9ⅢGB/T41340.2—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T41340《海洋能電站發(fā)電量計算技術規(guī)范》的第2部分。GB/T41340已經發(fā)布了以下部分：——第2部分：波浪能。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。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準化技術委員會(SAC/TC283)歸口。GB/T41340.2—2022力落實國家雙碳目標戰(zhàn)略。在這方面，我國已經建立了支撐海洋能調查評估與開發(fā)利用標準體系。在部分構成?！?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。的重要技術保障。1GB/T41340.2—2022海洋能電站發(fā)電量計算技術規(guī)范第2部分：波浪能本文件適用于波浪能電站發(fā)電量計算。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構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。GB12327海道測量規(guī)范GB/T12763.2海洋調查規(guī)范第2部分：海洋水文觀測GB/T12763.3海洋調查規(guī)范第3部分：海洋氣象觀測GB/T33543.1海洋能術語第1部分：通用GB/T33543.2海洋能術語第2部分：調查和評價GB/T33543.3海洋能術語第3部分：電站GB/T34910.3海洋可再生能源資源調查與評估指南第3部分：波浪能GB/T34910.4海洋可再生能源資源調查與評估指南第4部分：海流能3術語和定義GB/T33543.1、GB/T33543.2和GB/T33543.3界定的術語和定義適用于本文件。4工作流程工作流程包含的內容如下：a)機組陣列規(guī)模等級劃分，根據(jù)波浪能電站機組數(shù)量，按第5章的規(guī)定確定機組陣列規(guī)模等級；b)資料收集，根據(jù)波浪能電站站址確定研究區(qū)域，按第6章的規(guī)定收集歷史資料；c)現(xiàn)場觀測，根據(jù)歷史資料收集情況及數(shù)值模擬需要，按第7章的規(guī)定進行現(xiàn)場觀測；d)數(shù)值模擬，按第8章的規(guī)定進行風、潮流和波浪數(shù)值模擬；e)微觀選址，按第9章的規(guī)定進行微觀選址；f)發(fā)電量計算方法，按第10章的規(guī)定計算波浪能電站的發(fā)電量；g)技術報告編制，按第11章的規(guī)定編制波浪能電站發(fā)電量計算技術報告。5陣列規(guī)模的等級劃分陣列規(guī)模的等級劃分應遵守表1的規(guī)定。2GB/T41340.2—2022表1陣列規(guī)模的等級劃分規(guī)模等級機組臺數(shù)一級(小)二級(中)三級(大)7現(xiàn)場觀測應按GB12327的規(guī)定進行水深和海岸地形測量。比例尺不小于1:2000。應按GB/T34910.4的規(guī)定進行潮流觀測。應按GB/T12763.2的規(guī)定進行水位觀測。水位觀測應連續(xù)不少于1年。站位布設密度應控制研應按GB/T12763.3的規(guī)定進行風觀測。風觀測應連續(xù)觀測不少于1年。一級、二級機組陣列規(guī)模風觀測站宜不少于1個，三級機組陣列規(guī)模電站風觀測站宜不少于2個。為波浪模式的建模及檢驗模擬結果，應按GB/T34910.3的規(guī)定進行波浪觀測。一級機組陣列規(guī)模電站波浪觀測站宜不少于2個，二級機組陣列規(guī)模電站波浪觀測站宜不少于5個，三級機組陣列規(guī)模電站波浪觀測站宜不少于波浪發(fā)電機組數(shù)量的1/5。在海底地形復雜波浪特性有明顯變化的海域，可適當增加觀測站位。3GB/T41340.2—2022輻射等物理過程和邊界層的影響，可同化觀測資料改善模式運行所需的初始場和邊界條件。8.1.2方案比選和優(yōu)化進行關鍵物理過程參數(shù)化方案的比選和優(yōu)化試驗，最終確定適用于波浪能電站及其周邊海域的方案。8.1.3檢驗方法應采用多源觀測資料對模擬結果檢驗和評估。檢驗應包括但不限于強冷空氣和臺風等典型天氣系統(tǒng)過程的檢驗，以及一般狀態(tài)下的檢驗。風速宜進行平均絕對誤差、均方根誤差和平均誤差檢驗，見公式(1)～公式(3);風向宜進行平均絕對誤差檢驗，見公式(4)。平均絕對誤差按公式(1)計算：…………(1)式中：PMAE——參數(shù)p的平均絕對誤差；均方根誤差按公式(2)計算： (2)式中：平均誤差按公式(3)計算：式中：PME——參數(shù)p的平均誤差。方向平均絕對誤差按公式(4)計算：θMAE——參數(shù)θ的平均絕對誤差；8.1.4數(shù)據(jù)輸出輸出要素為風速、風向；海拔高度應滿足波浪模型要求；時間長度不少于10年；空間分辨率不低于10km×10km;時間分辨率不低于1h。8.2潮流數(shù)值模擬通過敏感性分析，若潮流對波浪影響顯著,應按GB/T34910.4中有關規(guī)定進行潮流數(shù)值模擬。4GB/T41340.2—2022算。波浪數(shù)值模擬可考慮波-流相互作用。波浪數(shù)值模擬應考慮波浪能發(fā)電機組對海洋動力環(huán)境的影響。分別選取強冷空氣和臺風等典型天氣系統(tǒng)，進行關鍵物理過程參數(shù)化方案比選試驗，進行初始條應采用多源觀測資料對模擬結果進行檢驗和評估。檢驗應包括但不限于強冷空氣、臺風等典型天9微觀選址c)考慮極端天氣和海況對機組的影響；e)綜合單機發(fā)電量和機組陣列間的相互影響，擬定若干個波浪機組陣列布置方案，進行多方案比10發(fā)電量計算方法量和年上網(wǎng)電量。波浪能流密度按公式(5)計算：5GB/T41340.2—2022式中：………P——波浪能流密度，單位為瓦每米(W/m);p——海水密度，單位為千克每立方米(kg/m3);g——重力加速度，單位為米每二次方秒(m/s2);Cgm——第n個波分量的群速，單位為米每秒(m/s);S(fn)————第n個波分量的譜密度，單位為二次方米每赫茲(m2/Hz)。群速按公式(6)計算： (6)式中：波浪頻率譜按公式(7)計算： (7)式中：S(f)——頻率譜，單位為二次方米每赫茲(m2/Hz);an——第n個波分量的振幅，單位為米(m)。波數(shù)可按公式(8)計算：k=2π/λ…………(8)式中：λ——波長，單位為米(m);圓頻率按公式(9)計算：w2=gktanh(kh)………(9)式中：w——圓頻率，單位為弧度每秒(rad/s)。頻率按公式(10)計算：f=w/(2π) (10)10.3有效波高計算譜矩按公式(11)計算：式中：m,——波浪譜的n階矩，(n=-1,0,1,2,…),單位為二次方米每n次方秒(m2/s");△f;——第i個頻率間隔(頻率分辨率),單位為赫茲(Hz)。有效波高按公式(12)計算： H?=4√mo…………(12)6GB/T41340.2—2022式中：H,——有效波高，單位為米(m);m?！ɡ俗V的0階矩。10.4能量周期計算能量周期按公式(13)計算：…………(13)式中：Te——能量周期，單位為秒(s);m-1——波浪譜的—1階矩。10.5能量矩陣計算能量矩陣(見附錄A中表A.1)按公式(14)計算： (14)式中：e;———能量矩陣中(i,j)單元格的能量比例；P,——為(i,j)單元格的總能流密度，單位為瓦每米(W/m);N———模擬數(shù)據(jù)的總個數(shù)；p平均波浪能流密度，單位為瓦每米(W/m)。能量矩陣中有效波高間隔應不大于0.5m,能量周期間隔應不大于1.0s。(i,j)單元格的總功率密度(P;)按公式(15)計算：………式中：n;——為(i,j)單元格的模擬數(shù)據(jù)個數(shù)；Pk——為(i,j)單元格第k個模擬的波浪能流密度，單位為瓦每米(W/m)。模擬數(shù)據(jù)總個數(shù)(N)宜按公式(16)計算：式中：P——第i年平均波浪能流密度，單位為瓦每米(W/m)?！?16)……(17)10.6捕能長度矩陣計算捕能長度矩陣(見表A.2)按公式(18)計算：式中：L;;——捕能長度矩陣中(i,j)單元格的捕能長度，單位為米(m);PwEC,——(i,j)單元格波浪能發(fā)電機組的輸出功率，單位為瓦(W);………7GB/T41340.2—202210.7理論年發(fā)電量計算單臺波浪能發(fā)電機組理論年發(fā)電量按公式(19)計算：式中：Q——單臺波浪能發(fā)電機組理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h);波浪能電站理論年發(fā)電量按公式(20)計算：式中：E——波浪能電站理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h);m——波浪能電站機組數(shù)量；…………Q第k臺波浪能發(fā)電機組理論年發(fā)電量，單位為千瓦時(kW·h)。10.8年上網(wǎng)電量波浪能電站的年上網(wǎng)電量按公式(21)計算：Ee=C.E (21)式中：Ee——波浪能電站年上網(wǎng)電量，單位為千瓦時(kW·h);C——綜合折減系數(shù)，與電力傳輸損耗、機組檢修時間、極端條件下的停機時間等有關。11技術報告波浪能電站發(fā)電量計算技術報告宜包括：b)遵循的技術標準(本文件編號);c)研究區(qū)域環(huán)境概況：研究區(qū)域水文、氣象、地質特征；氣候災害、地質災害等；當?shù)厣鐣洕l(fā)展現(xiàn)狀及能源需求等；查過程及調查結果等；f)微觀選址：選址的原則、波浪能發(fā)電機組選型、方案比選等；g)發(fā)電量計算：計算波浪能電站理論年發(fā)電量、年上網(wǎng)電量。8GB/T41340.2—2022(資料性)波浪能量矩陣和捕獲長度矩陣示例表A.1給出了能量矩陣示例，表A.2給出了捕能長度矩表A.1能量矩陣示例有效波高m能量周期s表A.2捕能長度矩陣示例有效波高m能量周期s4.1～4.5注：每個單元格的捕能長度單位為米(m)。GB/T41340.2—2022