2022 海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能

犌犅／犜４１３４０．１—２０２２

目次

前言…………………………Ⅰ

引言…………………………Ⅱ

１范围………………………１

２规范性引用文件…………………………１

３术语和定义………………１

４工作流程…………………１

５阵列规模的等级划分……………………２

６资料收集…………………２

７现场观测…………………２

７．１定点潮流观测………………………２

７．２走航潮流观测………………………２

７．３潮位观测……………３

７．４仪器检定／校准………………………３

８数值模拟…………………３

９微观选址…………………３

９．１潮流能机组类型选择………………３

９．２潮流能机组阵列布局优化…………４

９．３潮流场重新计算……………………４

１０发电量计算方法…………………………４

１０．１发电量计算参数……………………４

１０．２各级流速年累计频率………………４

１０．３理论年发电量………………………５

１０．４年上网电量…………………………５

１１技术报告…………………５

附录Ａ（资料性）潮流能机组工程参数及阵列布局示例………………６

参考文献………………………７

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前言

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。

本文件是ＧＢ／Ｔ４１３４０《海洋能电站发电量计算技术规范》的第１部分。ＧＢ／Ｔ４１３４０已经发布了

以下部分：

———第１部分：潮流能；

———第２部分：波浪能。

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、河海大学、哈尔滨工程大学。

本文件主要起草人：武贺、姜波、方舣洲、汪小勇、张继生、周庆伟、白杨、张榕、张亮、吴亚楠、

盛其虎。

Ⅰ

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引言

在“碳达峰、碳中和”战略目标下，发展海洋能等清洁低碳能源，可以大大减少ＣＯ２的排放水平，助

力落实国家双碳目标战略。在这方面，我国已经建立了支撑海洋能调查评估与开发利用标准体系。在

该标准体系中，ＧＢ／Ｔ４１３４０《海洋能电站发电量计算技术规范》是指导我国海洋能电站发电量计算的基

础性标准。ＧＢ／Ｔ４１３４０旨在确立海洋能电站发电量计算的流程、微观选址和发电量计算方法，由两个

部分构成。

———第１部分：潮流能。目的在于确立适用于潮流能电站的发电量计算工作。

———第２部分：波浪能。目的在于确立适用于波浪能电站的发电量计算工作。

研制海洋能电站发电量计算技术规范，规范海洋能发电站计算方法，是大规模开发利用海洋能资源

的重要技术保障。

Ⅱ

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海洋能电站发电量计算技术规范

第１部分：潮流能

１范围

本文件规定了潮流能电站发电量计算的工作流程、阵列规模的等级划分、资料收集、现场观测、数值

模拟、微观选址、发电量计算方法和技术报告的编写内容。

本文件适用于潮流能电站的发电量计算工作。

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／Ｔ１２７６３．２海洋调查规范第２部分：海洋水文观测

ＧＢ／Ｔ１２７６３．１０海洋调查规范第１０部分：海底地形地貌调查

ＧＢ／Ｔ１４９１４．２海洋观测规范第２部分：海滨观测

ＧＢ／Ｔ３３５４３．１海洋能术语第１部分：通用

ＧＢ／Ｔ３３５４３．２海洋能术语第２部分：调查和评价

ＧＢ／Ｔ３３５４３．３海洋能术语第３部分：电站

ＧＢ／Ｔ３４９１０．４海洋可再生能源资源调查与评估指南第４部分：海流能

ＪＴＳ／Ｔ２３１４水运工程模拟试验技术规程

３术语和定义

ＧＢ／Ｔ３３５４３．１、ＧＢ／Ｔ３３５４３．２、ＧＢ／Ｔ３３５４３．３界定的术语和定义适用于本文件。

４工作流程

发电量计算的工作流程宜包括：

ａ）阵列规模等级的划分，根据潮流能电站发电机组数量，按第５章的规定确定阵列规模等级；

ｂ）资料收集，根据潮流能电站站址确定目标海域，按第６章的规定收集该海域近５年的基础

信息；

ｃ）潮流和潮位观测，进行定点潮流观测、走航潮流观测和潮位观测，数据质量控制，按第７章的规

定执行；

ｄ）潮流数值模拟，按第８章的规定进行潮流数值模拟；

ｅ）微观选址，按第９章的规定进行微观选址；

ｆ）发电量计算方法，按第１０章的规定计算潮流能发电量；

ｇ）技术报告编制，按第１１章的要求编制潮流能电站发电量计算技术报告。

１

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５阵列规模的等级划分

按表１的规定确定阵列规模的等级。

表１阵列规模的等级划分

等级机组台数

一级（小）≤５

二级（中）６～２５

三级（大）＞２５

６资料收集

资料收集应包括但不限于：

ａ）必要资料，收集目标海域中潮流能发电量估算所需的水深地形、岸线、潮流、潮位、底质资料；其

中，水深地形资料覆盖整个潮流能开发目标海域，比例尺不小于１∶２０００；如上述所需资料未

收集齐全或无法满足需求，按ＧＢ／Ｔ１２７６３．１０进行补充测量；

ｂ）辅助资料，宜收集目标海域的气象、波浪、径流量、水温和盐度等辅助资料。

７现场观测

７．１定点潮流观测

潮流定点连续观测获取连续、稳定潮流数据。观测潮流站位数目、观测时次等设置按表２执行。宜

采用座底式声学多普勒海流剖面仪（ＡｃｏｕｓｔｉｃＤｏｐｐｌｅｒＣｕｒｒｅｎｔＰｒｏｆｉｌｅｒ，ＡＤＣＰ）进行观测，调查方法按

ＧＢ／Ｔ１２７６３．２的规定执行。

表２观测潮流站位数目、观测时次

垂向间隔

站位数ｍ时间间隔

规模等级ｍｉｎ

长期站短期站水深不大于３０水深大于３０

一级≥１≥１≤１≤２１０

二级≥１≥４≤１≤２１０

三级≥２≥（机组台数的１／５）≤１≤２１０

注：长期站为时长不少于３５ｄ的连续观测站；短期站为不少于２次符合良好天文条件的周日连续观测站。

７．２走航潮流观测

走航潮流观测获取典型时刻水道截面的潮流垂向分布。走航断面宜与等深线垂直，以往复走航式

进行。不同规模电站的测量步骤和要求如下：

ａ）一级规模电站断面数应不少于１条；二级规模电站１～３条；三级规模电站应不少于３条；

２

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ｂ）大潮、中潮和小潮期间各观测不少于２５ｈ，每小时不少于１次；

ｃ）最大水深小于１０ｍ断面的垂向间隔应不大于１ｍ；其余水深情况垂向间隔不大于２ｍ；

ｄ）航速应小于４节，走航时间应少于３０ｍｉｎ；

ｅ）对于较宽水道断面应采用多船同步作业，调查方法按ＧＢ／Ｔ１２７６３．２的规定执行。

７．３潮位观测

潮位观测获取目标海域潮位变化过程。潮位站不少于３个，观测时长不少于１年，时间间隔不大于

１０ｍｉｎ，观测方法按ＧＢ／Ｔ１４９１４．２的规定执行。

７．４仪器检定／校准

仪器使用前应检定／校准。观测结束后应编写数据可靠性分析报告。

８数值模拟

潮流数值模拟技术要求如下：

ａ）模式选择，宜选用三维模式，宜具有模拟潮波、涡旋、斜压效应、科氏力效应等多种物理过程的

能力，宜具有波流耦合和干湿边界的模拟功能，宜能够模拟潮波潮流过程以及机组阵列作用

下的流场改变；

ｂ）参数比选，进行关键物理过程的参数比选方案，进行初始条件、边界条件、辅助资料等敏感性试

验，选取适合于目标海域变化特征的物理过程参数化方案和模型输入参数；

ｃ）模型搭建与配置，模拟区域应能完整刻画潮流能开发对周边海洋动力环境的影响，目标海域中

心位置距数值模型开边界应大于５倍目标海域最大长度，目标海域水平网格应不大于拟选用

的潮流能机组的叶轮半径，垂直网格分辨率宜不大于１／３叶轮直径，开边界选取、网格疏密等

按ＪＴＳ／Ｔ２３１４执行；

ｄ）检验方法，为准确模拟目标海域的潮流场，应利用实测潮位、定点潮流、走航潮流观测数据验证

模拟结果，并通过进一步调整模式参数优化模型结果，如海底摩阻系数、涡粘系数等，验证时长

应与调查时长相同；验证时长内的涨急、落急流速东分量和北分量相对误差不高于８％；潮位

的相对误差不高于５％；

ｅ）数据输出要求，输出要素为流速、流向和潮位；输出时间间隔不大于１０ｍｉｎ；

ｆ）数值模拟时长不少于１年。

９微观选址

９．１潮流能机组类型选择

根据装机规模、目标海域的潮流能资源时空特性、水深条件、自然灾害条件等合理选择潮流能机组

类型，确定潮流能机组尺寸、工程参数、安装方式等，工程参数宜包括切入流速、切出流速、尖速比、功率

系数、推力系数、对应流速输出功率，样例见附录Ａ表Ａ．１；宜按表３计算流向对潮流能机组效率的

影响。

３

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表３流向对潮流能机组效率的影响

流向与主流向的角度差效率

（°）％

０１００

５１００

１０９８

１５９７

２０９４

２５９１

３０８７

３５８２

４０７７

９．２潮流能机组阵列布局优化

一级、二级规模电站阵列布局可采用交错式布局（见图Ａ．１），机组经向间隔不小于１０犇，纬向间隔

不小于２．５犇；三级规模电站，宜采用智能优化算法，以总发电量为目标函数，对机组阵列布局进行优

化，确定机组阵列最终布局。

注：犇为潮流能机组叶轮直径。

９．３潮流场重新计算

一级规模潮流能电站可采用原始潮流场作为电站发电量计算的基础数据源；二级、三级规模潮流能

电站宜采用叶素动量理论法、动量耗散法将潮流能机组运转过程产生的水动力影响加入潮流数值模拟，

重新计算机组阵列最优布局下潮流场，作为电站发电量计算的基础数据源，并计算潮流能机组阵列介入

前后的流场和潮位差异。

１０发电量计算方法

１０．１发电量计算参数

发电量计算参数宜包括各潮流能水轮机拟布放位置的平均功率密度、最大可能流速、有效流时、各

级流速年累计频率、理论年发电量、年上网电量。其中，平均功率密度、最大可能流速、有效流时应遵守

ＧＢ／Ｔ３４９１０．４中有关规定进行计算。

１０．２各级流速年累计频率

拟布放位置的各级流速年累计频率宜按公式（１）计算：

犳（犝犻）＝狋（犝犻）／犖ｈ…………（１）

式中：

犳（犝犻）———潮流能发电机组功率曲线上第犻个速度区间对应的流速年累计频率；

狋（犝犻）———潮流能发电机组功率曲线上第犻个速度区的年累计时间，单位为小时（ｈ）；

犖ｈ———模拟年份的总小时数，单位为小时（ｈ）。

４

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１０．３理论年发电量

单台潮流能发电机组理论年发电量宜按公式（２）计算：

犖Ｂ

犙＝犖ｈ犘（犝犻）犳（犝犻）…………（２）

犻∑＝１

式中：

犙———潮流能发电机组的理论年发电量，单位为千瓦时（ｋＷ·ｈ）；

犖ｈ———模拟年份的总小时数，单位为小时（ｈ）；

犖Ｂ———潮流能发电机组功率曲线上的速度区间总数；

犘（犝犻）———潮流能发电机组功率曲线上第犻个速度区间对应的功率值，单位为千瓦（ｋＷ）；

犝犻———潮流能发电机组功率曲线上第犻个流速区间对应的潮流平均速度，单位为米每秒（ｍ／ｓ）；

犳（犝犻）———潮流能发电机组功率曲线上第犻个速度区间对应的流速年累计频率。

潮流能电站理论年发电量宜按公式（３）计算：

犿

犈＝犙犽…………（３）

犽∑＝１

式中：

犈———潮流能电站理论年发电量，单位为千瓦时（ｋＷ·ｈ）；

犿———潮流能电站机组数量；

犙犽———第犽台潮流能发电机组理论年发电量，单位为千瓦时（ｋＷ·ｈ）。

１０．４年上网电量

潮流能电站的年上网电量宜按公式（４）计算：

犈ｌｃ＝犆ｃｒ×犈…………（４）

式中：

犈ｌｃ———潮流能电站年上网电量，单位为千瓦时（ｋＷ·ｈ）；

犆ｃｒ———综合折减系数，与电力传输损耗、机组检修时间、极端条件下的停机时间等有关；

犈———潮流能电站理论年发电量，单位为千瓦时（ｋＷ·ｈ）。

１１技术报告

潮流能电站发电量计算技术报告应包括但不限于：

ａ）项目概述：描述项目来源、背景、目的意义，目标海域位置；

ｂ）遵循的技术标准（本文件编号）；

ｃ）目标海域环境概况：目标海域水文、气象、地质特征，气候灾害、地质灾害等，当地社会经济发展

现状及能源需求等；

ｄ）资料收集：资料来源、数据质量等；

ｅ）现场调查情况：调查日期、时间、站位、调查内容、调查方法、仪器设备、调查船只、调查人员、调

查过程及调查结果等；

ｆ）机组选型与布局优化：潮流能发电机组选型、方案比选等；

ｇ）发电量计算：计算潮流能电站年发电量。

５

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附录犃

（资料性）

潮流能机组工程参数及阵列布局示例

图Ａ．１给出了交错式阵列布局的示意图。

注：犇———潮流能机组叶轮直径。

图犃．１交错式机组阵列布局示意图

表Ａ．１给出了发电量计算过程所需的潮流能机组工程参数的样例。

表犃．１某潮流能机组的工程参数样例

流速区间输出功率

ｍ／ｓ功率系数推力系数尖速比ｋＷ

０～０．７００００

０．７～０．９０．４２４８０．７１５６８．７５

０．９～１．１０．４２４９０．７１５６１７．１０

１．１～１．３０．４２５２０．７１５６２９．５７

１．３～１．５０．４２５５０．７１６６４７．００

１．５～１．７０．４２５７０．７１７