GBZ 37551.202-2026 海洋能 波浪能、潮流能及其他水流能转换装置 第202部分：潮流能转换装置预样机测试规程标准立项发展报告

海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第202部分：潮流能转换装置预样机测试规程标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:MarineEnergy—Wave,TidalandOtherWaterCurrentConverters—Part202:Pre-PrototypeTestingProcedureofTidalEnergyConverters摘要关键词：海洋能；潮流能转换装置；预样机测试；标准化；测试规程Keywords:MarineEnergy;TidalEnergyConverter;Pre-PrototypeTesting;Standardization;TestingProcedure1引言1.1研究背景全球气候治理进程加速推进，碳达峰、碳中和目标对能源结构转型提出了迫切要求。海洋占地球表面积的71%，蕴藏着极为丰富的可再生能源。据国际能源署海洋能源系统技术合作计划（IEA-OES）评估，全球理论海洋能资源总量超过1000亿千瓦，其中潮流能资源因其规律性强、预测精度高、能量密度大等优势，被视为最具开发潜力的海洋能形式之一。我国拥有绵长的海岸线和广阔的海域面积，潮流能资源理论蕴藏量约1400万千瓦，主要分布于浙江舟山、福建三都澳、广东琼州海峡等海域，具有良好的开发条件。近年来，我国潮流能发电技术取得了长足进步，多个示范项目的成功运行标志着我国已基本掌握潮流能转换装置的关键核心技术。然而，从总体上看，潮流能产业仍处于从技术验证向商业化过渡的关键阶段，装置可靠性不高、发电成本偏高、测试体系不完善等问题依然突出。在此背景下，建立科学、统一、规范的测试标准体系成为推动产业健康发展的紧迫任务。1.2标准编制必要性潮流能转换装置的研制通常经历概念设计、模型试验、预样机（Pre-Prototype）验证、样机（Prototype）示范和商业化部署等若干阶段。其中，预样机测试作为从实验室环境走向真实海况的关键过渡环节，承担着验证装置综合性能、发现设计缺陷、积累运行经验、降低后续样机测试风险等多重功能。预样机测试所获取的功率特性、载荷分布、结构响应、可靠性指标及环境适应性等数据，直接关系到装置设计的优化方向和商业化推进的决策判断。可以说，预样机测试的质量和规范性，在很大程度上决定了潮流能转换装置能否顺利跨越"死亡之谷"。然而，由于缺乏统一的预样机测试国家标准，各单位在开展测试工作时各行其是，导致测试方法不一致、测试条件不明确、数据处理方式各异，测试结果之间缺乏可比性，严重制约了技术的交流借鉴和成果的推广应用。为此，亟需制定专门的预样机测试规程国家标准，以规范和指导潮流能转换装置预样机测试工作的有序开展。1.3本次修订的背景与目标在海洋能领域国际标准竞争日趋激烈的形势下，我国亟需建立自主可控的标准体系以支撑产业国际竞争力的提升。GB/Z37551系列标准是采用国际电工委员会（IEC）技术规范文件，结合我国海洋能技术发展实际和产业需求转化而来的国家标准指导性技术文件系列。该系列标准系统构建了波浪能、潮流能及其他水流能转换装置的技术评价与测试方法框架，为各类海洋能装置的全生命周期技术验证提供了标准化指引。在此体系框架下，本次制定《海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第202部分：潮流能转换装置预样机测试规程》的主要目标是：充分吸纳IEC/TS62600-202等国际标准文件的先进技术内容，结合我国潮流能技术研发的实际经验，建立一套适用于我国国情和产业需求的潮流能转换装置预样机测试技术规范，明确测试的范围界定、测试条件要求、测试方法与流程、数据处理与报告编制等技术要求，为行业提供统一的操作依据和技术指引。2标准编制依据与原则2.1编制依据本标准的编制严格遵循《中华人民共和国标准化法》及相关法律法规的要求，依据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》确立的标准编写规范进行编制。在技术内容层面，标准充分参考和采纳了以下国际标准文件的技术成果：-IECTS62600-1:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第1部分：术语定义-IECTS62600-2:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第2部分：设计技术要求-IECTS62600-100:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第100部分：波浪能转换装置功率性能评估-IECTS62600-102:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第102部分：波浪能转换装置预样机测试-IECTS62600-200:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第200部分：潮流能转换装置功率性能评估-IECTS62600-201:海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第201部分：潮流能转换装置样机测试同时，本标准注重与我国已发布的相关国家标准形成协调配套关系，确保标准体系内部的衔接一致，包括GB/Z37551系列中其他部分的内容要求，以及涉及海洋能装置安全和并网的相关标准规范。2.2编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）协调一致原则。在标准技术框架、术语定义和测试分类等方面，与国际电工委员会海洋能技术委员会（IEC/TC114）发布的技术规范保持高度一致，有利于我国潮流能技术成果的国际互认和海外推广。同时注重与国内现行有效的相关标准形成配套衔接关系，避免标准内容交叉重叠或相互矛盾。（2）科学规范原则。标准中规定的各项测试要求和技术指标均建立在充分的科学论证和工程实践经验基础上，确保每项技术条款具有明确的物理意义和工程适用性。测试方法力求客观准确，数据处理严格要求规范，保证测试结果的可重复性和可比性。（3）适用可行原则。充分考虑当前我国潮流能技术发展的阶段特征和实际水平，避免技术要求过高导致标准难以落地执行，也防止要求过低而失去规范引导作用。标准条款力求明确具体、便于操作，为各类用户提供清晰的技术指引。（4）开放前瞻原则。标准的技术内容既要满足当前行业发展需要，也要为未来技术进步预留充分的拓展空间。标准基于测试目的和技术成熟度的分类框架具有良好的开放性，能够适应不同技术路线和装置构型的测试需求，在较长时间内保持技术适用性。2.3标准定位说明需要特别说明的是，根据国家标准化的管理规范，GB/Z为"国家标准化指导性技术文件"代号。该类文件适用于技术尚在发展中、预期可得到广泛应用但仍不能形成一致意见的标准化对象，或者以参考资料形式发布以引导和指导使用的标准化对象。本标准的定位充分契合了当前潮流能技术仍处于快速发展期、相关测试方法和技术要求仍在持续完善的阶段性特征，既能够为行业提供及时的技术指导和规范依据，也为未来条件成熟时升格为强制性或推荐性国家标准奠定了工作基础。3标准主要内容3.1范围界定本标准规定了潮流能转换装置预样机测试的总体要求，包括测试目的与目标定义、测试条件、测试方法与流程、测试内容及数据处理等方面的要求。标准明确了其适用范围为潮流能转换装置在预样机阶段开展的各项性能测试与验证工作，同时对于其他水流能转换装置（如河道能、潮汐能等利用水流动能进行能量转换的装置）的预样机测试具有一定的参考意义。在技术内容框架上，该标准将预样机测试划分为技术成熟度等级评估框架下的六个测试类别，并分别对各类测试的内容要求和实施条件进行了规定。标准不适用于已进入商业化运行阶段的潮流能转换装置的性能评估，该类评估应参照相应成熟度等级的标准规范执行。3.2术语和定义为满足标准使用的需要，标准明确了涉及潮流能转换装置预样机测试相关的核心术语及其定义，涵盖预样机、实海况测试、功率特性、生存工况、技术成熟度等级等基础性概念。其中，"预样机"是指经过模型试验验证后，按照一定缩尺比例或简化设计制造，用于在真实或接近真实的运行环境中验证装置综合性能的试验样机，其规模和技术复杂度介于实验室模型和全尺度商业化样机之间。通过对术语的规范化定义，标准为潮流能转换装置预样机测试的各相关方提供了统一的技术交流和沟通语言，避免了因概念理解不一致而产生的歧义和争议。3.3预样机测试分类体系根据装置技术成熟度等级和预样机测试的具体目的，标准将潮流能转换装置预样机测试划分为六个类别：-A类测试——安全性测试：旨在验证预样机在设计运行条件下的结构安全性和运行安全性，重点考察装置在极限载荷工况下的结构完整性和稳定性，以及安全保护系统的功能可靠性和动作准确性。-B类测试——功能性能测试：旨在验证预样机各功能模块和子系统的功能完备性，考核装置的能量转换链是否畅通，各关键部件能否在设计工况下实现预期功能和性能指标。-C类测试——环境适应性测试：旨在检验预样机不同部件在海洋腐蚀环境下的适应性以及可靠性，重点关注装置在海水腐蚀、海洋生物附着、盐雾侵蚀等典型海洋环境因素作用下的性能保持能力和耐久性能。-D类测试——功率性能测试：旨在考核装置在不同流速工况下的功率输出特性，通过系统性的流速-功率关系测试获取装置的功率矩阵和功率系数等重要性能参数，为装置效率评估和发电量预测提供基础数据。-E类测试——生存能力测试：旨在验证装置在极端海况条件下的生存能力，考察装置在台风、巨浪、超设计流速等极端环境事件中的结构安全裕度和自我保护机制的有效性。-F类测试——可靠性测试：旨在考核装置在持续运行条件下的长期运行可靠性，通过累计运行时间、故障间隔时间、故障率等指标评估装置的可靠性水平，识别薄弱环节并为设计改进提供方向。各类测试之间具有一定的逻辑递进关系，实际操作中可根据预样机测试的目标和资源条件选择适用的测试类别组合。3.4测试条件与要求标准对预样机测试的测试条件提出了明确要求。在测试场地与测试环境方面，预样机测试可根据装置特点和测试目的选择在实际海域或模拟海洋环境条件的试验场地开展。实际海域测试应选取具有代表性潮流特性且满足安全作业条件的水域，并充分考虑水深、底质、航道距离、海洋功能区划等因素的影响；实验室模拟测试则应确保模拟环境的流速分布、湍流强度等关键参数与目标海况条件具有充分的相似性。在测试仪器方面，标准要求所使用的流速仪、功率分析仪、应变传感器等各类测试仪器应经过计量校准并在有效校准周期内使用，测量仪器的不确定度应满足相应的精度等级要求。数据采集系统应具备足够的采样频率、通道数量和存储容量，确保测试数据的完整性、连续性和可追溯性。4标准实施的意义4.1填补标准空白，完善标准体系本标准的发布填补了我国在潮流能转换装置预样机测试环节国家标准层面的空白。至此，我国海洋能标准体系中关于潮流能转换装置的标准覆盖了从功率性能评估到样机测试的多个关键环节。预样机测试标准的制定与实施，使我国潮流能转换装置测试标准链条更加完整，形成了从模型验证、预样机测试到样机示范的技术评价与测试标准体系。4.2规范测试行为，提高结果可比性标准对预样机测试的全流程进行规范，从测试条件的确定、测试方法的选择、测试程序的执行到数据处理和报告编制，均提供了统一的技术要求。这将有效改变以往各单位在预样机测试中各自为政、方法各异、结果难以横向比较的局面，推动行业形成规范和统一的测试行为模式，提升测试结果的可信度和互认程度。4.3降低技术风险，加速成果转化4.4促进国际接轨，助力产业出海标准在编制过程中充分采纳了IEC/TC114技术规范文件的相关内容，与当前国际主流的测试标准体系保持良好的一致性。这一方面有利于国际先进技术和经验在我国的吸收和借鉴，另一方面也为我国潮流能技术装备走向国际市场减少了标准壁垒。在标准引领下，我国潮流能企业参与国际项目竞标和技术合作时的技术认可度和竞争力将得到有效提升。5主要起草单位本标准的主要起草单位为中国长江三峡集团有限公司（以下简称"三峡集团"）。中国长江三峡集团有限公司是全球最大的水电开发运营企业和中国领先的清洁能源集团。截至2024年底，三峡集团可控装机容量超过1.5亿千瓦，清洁能源装机占比超过96%，业务涵盖水电、风电、太阳能、海洋能等可再生能源领域，资产总额超过1.3万亿元人民币。集团拥有全球最大的水利水电工程——三峡工程，在大型水电工程的规划、建设和运营方面积累了雄厚的经验。三峡集团旗下专门设立了中国三峡新能源（集团）股份有限公司和上海勘测设计研究院有限公司等专业从事海洋能源开发业务的实体，近年来在潮流能领域持续加大投入。依托国家重点研发计划"海洋环境中的新能源利用关键技术"等重大科研项目，三峡集团联合国内优势科研力量，在潮流能转换装置的设计优化、数值模拟、海试验证等方面开展了一系列攻关研究，取得了多项具有自主知识产权的核心技术成果。集团积极推动多个潮流能示范项目的建设与运行，广东、浙江等地的示范项目为后续规模化开发和产业化推广提供了关键的技术支撑和工程实践经验。6结论与展望6.1结论《海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第202部分：潮流能转换装置预样机测试规程》（GB/Z37551.202-2026）作为我国海洋能标准化体系的重要组成部分，其发布和实施是潮流能产业规范化发展的重要里程碑。该标准在充分借鉴IEC/TC114国际技术规范文件的基础上，结合我国潮流能技术发展实际，构建了一套科学、系统、可行的预样机测试技术规范体系。标准的实施将有效解决当前潮流能转换装置预样机测试工作缺乏统一规范的问题，为各类测试主体提供明确的技术指引，提高测试结果的科学性、规范性和可比性，降低技术研发风险，加速科技成果向现实生产力的转化。6.2展望随着全球海洋能产业的加速发展和技术水平的持续提升，潮流能转换装置预样机测试标准体系也需不断丰富和完善。展望未来，随着相关技术的进一步成熟和实际应用经验的不断积累，本指导性技术文件所积累的标准实施数据和实践经验，将为标准的后续升格和内容完善提供重要参考依据。同时，建议以本标准的发布为契机，加快推进预样机测试标准在行业内的贯彻实施，建立标准实施的信息反馈机制，持续跟踪标准的技术适用性和可操作性，为标准后续修订提供数据支持。此外，我国应积极参与IEC/TC114框架下的国际标准制定工作，将我国在潮流能预样机测试方面的成功经验和创新成果贡献于国际标准体系，持续提升我国在海洋能国际标准化领域的话语权和影响力，为全球海洋能技术发展和能源转型贡献中国智慧和中国方案。参考文献[1]全国海洋能转换设备标准化技术委员会.海洋能波浪能、潮流能及其他水流能转换装置第202部分：潮流