（高清版）GBT 41342-2022 潮流能发电装置功率特性现场测试方法

潮流能发电装置功率特性现场测试方法2022-03-09发布2022-10-01实施国家标准化管理委员会I前言 2规范性引用文件 13术语和定义 14一般规定 24.1测试步骤 24.2测试要求 25流速测量 35.1流速测量仪器 35.2流速测量仪器布放位置 35.3数值模型 55.4流速参数的计算 56潮流能发电装置输出电功率测量 56.1电功率测量仪器 56.2电功率测量位置 56.3电力测试环境 67潮流能发电装置的功率特性 67.1功率曲线 67.2转换效率 77.3年发电量 7附录A(规范性)测试报告 9Ⅲ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。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。本文件起草单位：国家海洋技术中心、国家海洋标准计量中心、天津大学、哈尔滨瑞哈科技发展有限公司、山东电力工程咨询院有限公司。朱月涌。1潮流能发电装置功率特性现场测试方法本文件规定了潮流能发电装置功率特性现场测试的一般规定、流速测量、潮流能发电装置输出电功率测量和潮流能发电装置的功率特性。本文件适用于实海况条件下并网型或独立型电站的潮流能发电装置的功率特性测试。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GB/T12763.2—2007海洋调查规范第2部分：海洋水文观测GB/T12763.10—2007海洋调查规范第10部分：海底地形地貌调查GB/T20840.1—2010互感器第1部分：通用技术要求GB/T20840.2—2014互感器第2部分：电流互感器的补充技术要求GB/T20840.3—2013互感器第3部分：电磁式电压互感器的补充技术要求JTS/T231-4—2021水运工程模拟试验技术规范IEC60688:2012将交流和直流电量转换成模拟信号或数字信号的电测量变送器(ElectricalmeasuringtransducersforconvertingA.C.andD.C.electricalquantitiestoanalogueordigitalsignals)下列术语和定义适用于本文件。转换效率conversionefficiency潮流能发电装置的输出能量与流速的输入能量之比。DE潮流能发电装置的叶轮直径。注1:对于水平轴潮流能发电装置，是指潮流能发电装置的旋转叶轮直径。注2:对于垂直轴潮流能发电装置，是指等效变换为相同扫掠面积的水平轴潮流能发电装置的旋转叶轮直径。注3:单位为米(m)。潮流能发电装置捕获潮流输入能量的面积。注1:对于垂直轴潮流能发电装置，是指潮流能发电装置的扫掠面积。注2:对于无导流罩的水平轴潮流能发电装置，是指潮流能发电装置扫掠面积在流速方向上的投影面积。2注3:对于有导流罩的水平轴潮流能发电装置，是指潮流能发电装置导流罩的最大截面积。注4:单位为平方米(m²)。将测试的海流流速数据和电功率数据按照流速间隔分组的数据处理方法。注：对于各区间数据，记录采集数与它们的和，并计算各区间内流速、电功率参数的平均值。功率曲线powercurve潮流能发电装置输出的有功功率与流速的关系曲线。注：输入流速为x轴，同一时刻的潮流能发电装置输出的有功功率为y轴。扫掠面积sweptarea潮流能发电装置叶片扫掠过的面积。注1:对于垂直轴潮流能发电装置，叶片外廓(沿旋转轴各截面上离旋转轴最远的点的集合)旋转形成的轴对称曲面，在平行于旋转轴的平面上的投影面积。注2:对于水平轴潮流能发电装置，是指叶尖(叶片上距离旋转轴最远的点)绕旋转轴运动的轨迹(或路径)所包围的曲面，在垂直于旋转轴的平面上的投影面积。注3:单位为平方米(m²)。4一般规定4.1测试步骤潮流能发电装置功率特性现场测试的步骤应满足以下要求：a)测试海域数据收集；b)对输入到潮流能发电装置能量捕获截面积范围内的潮流流速进行测量，计算该流速下的潮流输入功率；c)与流速同步测量潮流能发电装置输出电压和电流，计算输出功率；d)通过测量的海流流速、流速的输入功率及潮流能发电装置的输出功率，绘制功率曲线、计算转e)编制测试报告。4.2测试要求4.2.1潮流能发电装置功率特性现场测试的基本要求包括：a)应在潮流能发电装置调试完毕，正常运行期间开始测试；b)测试期间不应对潮流能发电装置所处海域的流场情况进行更改；c)测试期间不应对潮流能发电装置的物理结构、运行策略等进行任何形式的更改；d)应记录潮流能发电装置未到达切入流速而未发电的时间；e)应记录测试的总时间和测试期间潮流能发电装置因维护、维修、故障或风暴等极端海况潮流能发电装置未工作的时间。4.2.2所收集的数据应包括：3a)测试海域海底地形、涨潮和落潮主流向、流速分布及流速最大值；b)潮流能发电装置的额定功率、额定输出电压、额定输出电流、额定流速、等效直径；c)其他与测试有关的数据。对收集的数据，应对其可靠性及准确度情况进行全面分析，并做出对数据采用与否的结论。4.2.3数据采集要求包括：a)应同步测量海流流速和电功率参数；b)流速和输出电力参数应进行至少30d(720h)的不间断测量，测试期间允许间断的时间总计不超过24h;c)流速的数据采样间隔应不大于30min;d)电气参数的采样频率应不低于1Hz,数据采样间隔应不大于1min。4.2.4数据处理要求包括：a)应剔除测试期间测量设备调试、故障时的流速数据和电气参数；b)应剔除测试期间潮流能发电装置因维护、维修、故障或风暴等极端海况潮流能发电装置未工作时的流速数据和电气参数。4.2.5测试报告应符合附录A的规定。5流速测量5.1流速测量仪器宜采用坐底式的测量方式，流速测量仪器应满足以下要求：a)具备有效的出厂检验合格证书；b)测量准确度满足GB/T12763.2—2007中7.1.2的要求；c)能够测量流速测量点的流速最大值；d)能够连续记录具有时间标记的流速和流向数据；e)测量剖面能够覆盖到潮流能发电装置的整个能量捕获截面；f)在垂直剖面上，流速测量层间的间距不超过1m。5.2流速测量仪器布放位置5.2.1双向发电潮流能发电装置对于双向发电的潮流能发电装置，流速测量仪器的布放位置见图1,流速测量仪器的布放位置应满足以下要求：a)流速测量仪器布放在能够代表输入到潮流能发电装置扫掠面积内的流速值的位置上；b)流速测量仪器布放位置处的水深与潮流能发电装置所处位置的水深差异应不大于10%;c)宜在潮流能发电装置涨潮侧的潮流主流向上，布放第一台流速测量仪器，流速测量仪器距潮流能发电装置扫掠面的距离为2倍到5倍等效直径，用以测量涨潮时输入到潮流能发电装置扫掠面积内的流速值；d)宜在潮流能发电装置落潮侧的潮流主流向上，布放第二台流速测量仪器，流速测量仪器距潮流能发电装置扫掠面的距离为2倍到5倍等效直径，用以测量落潮时输入到潮流能发电装置扫掠面积内的流速值。4流速测量仪器布放区域涨潮主流向流向电装置扫掠面落潮主流向流速测量仪器布放区域标引序号说明：D:——等效直径；2Dg—--2倍等效直径；3D:——3倍等效直径。图1流速测量仪器布放位置示意图5.2.2单向发电潮流能发电装置对于单向发电的潮流能发电装置，流速测量仪器的布放位置见5.2.1中的要求。5GB/T41342—20225.3数值模型5.3.1测试海域出现以下情况之一，宜采用数值模型的方法确定流速测量仪器布放位置：a)流速测量仪器布放位置处的水深与潮流能发电装置所处位置的水深差异超过10%;b)其他影响测量输入到潮流能发电装置扫掠面积内流速值的情况。5.3.2数值模型应满足以下要求：a)建立模型所需的相关海底地形数据的补充测量满足GB/T12763.10—2007的要求，海流数据的补充测量满足GB/T12763.2—2007的要求；b)模型计算精度满足JTS/T231-4—2021的要求。5.4流速参数的计算按照流速测量要求，将潮流能发电装置能量捕获截面等分为k层。该深度范围内的平均流速(v)按公式(1)计算，能量捕获截面积(A)按公式(2)计算：A——潮流能发电装置的能量捕获截面积，单位为平方米(m²);k——潮流能发电装置能量捕获截面在深度上可分的层数；b,——潮流能发电装置能量捕获截面第n层的水平宽度，单位为米(m);x——潮流能发电装置能量捕获截面第n层的垂直高度，单位为米(m);v——通过第n层潮流能发电装置能量捕获截面的流速，单位为米每秒(m/s)。6潮流能发电装置输出电功率测量6.1电功率测量仪器潮流能发电装置输出电功率的测量是基于每相电流和电压进行的，测量仪器包括电压、电流互感器和功率变送器，测量仪器应具有有效的校准证书，且应满足以下要求：a)电流互感器通用技术要求符合GB/T20840.1—2010的要求，专用技术要求符合GB/T20840.2—2014的要求。电压互感器通用技术要求符合GB/T20840.1—2010的要求，专用技术要求符合GB/T20840.3—2013的要求，电压、电流互感器的准确度不大于0.5级；b)功率变送器通用技术要求应满足IEC60688:2012的要求，准确度不大于0.5级；c)功率测量装置的量程应设置为潮流能发电装置的瞬间正负峰值，功率测量装置的满刻度量程宜设在潮流能发电装置额定功率的一50%～150%;d)如直接测量发电机不稳定功率，电流互感器最低测量频率宜达到20Hz。6.2电功率测量位置根据独立型和并网型潮流能发电装置不同的电气结构，电功率测量位置应满足以下要求：a)独立型潮流能发电装置电功率测量位置见图2,一般选择发电机输出端测点A,如现场操作困6GB/T41342—2022难可选择整流器与蓄电池组的连接线测点B;b)并网型潮流能发电装置电功率测量位置见图3,位于潮流能发电装置电力变换系统与电网的连接线测点C。配有蓄电池组的并网型潮流能发电装置，电功率测量位置参考a)。测点B测点测点B发电机整流器蓄也池逆变器负载图2独立型潮流能发电装置电功率测量位置示意图测点C测点C发电机整流器逆变器电网图3并网型潮流能发电装置电功率测量位置示意图6.3电力测试环境电力测试环境应满足以下要求：a)测试环境温度范围：0℃~40℃;7潮流能发电装置的功率特性7.1功率曲线功率曲线的绘制应满足以下要求：a)应用区间法处理测试数据；b)宜采用0.1m/s的区间间隔；c)流速区间的划分应采用左开右闭的形式；d)应计算每个区间内流速平均值(vn);e)应计算对应流速区间内电功率平均值[P]];f)应绘制v。与P)的关系曲线。区间法的计算结果如表1所示。7GB/T41342—2022表1区间法计算结果表区间序号流速区间m/s流速平均值m/s输出电功率平均值1P₁G₁)2P2G23PaG34P₄āa)5V₅67P₇G7)8V₈Pg(ās)…7.2转换效率潮流能发电装置的转换效率计算应满足以下要求：a)应用区间法处理测试数据；b)宜采用0.1m/s的区间间隔；c)流速区间的划分应采用左开右闭的形式；d)应计算每一个区间内平均流速下的输入功率(Pm);e)应计算每个区间内的转换效率(Cm);f)应绘制v。与C的关系曲线。每个区间内的潮流能发电装置转换效率按公式(3)计算，对应潮流输入功率区间数据的平均值按公式(4)计算： (3) 式中：C——对应第n个数据区间的转换效率；v,第n个流速区间数据的平均值，单位为米每秒(m/s);Pc)——对应电功率区间数据的平均值，单位为千瓦(kW);P——对应潮流输入功率区间数据的平均值，单位为千瓦(kW);A——潮流能发电装置的能量捕获截面积，单位为平方米(m²);p——为测试海区平均海水密度，单位为千克每立方米(kg/m³)。7.3年发电量年发电量的估算应满足以下要求：a)应用区间法处理测试数据；b)宜采用0.1m/s的区间间隔；8GB/T41342—2022c)流速区间的划分应采用左开右闭的形式；d)应计算每个流速区间速度均