海洋能电站发电量计算技术规范

附件3

海洋能电站发电量计算技术规范

第1部分：潮流能

编制说明

国家海洋技术中心

二○一九年二月

海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能

编制说明

一、制定标准的背景、目的和意义 （一）标准制定的背景

2006年1月1日，《中华人民共和国可再生能源法》正式实施，明确将海洋能纳入其中，与风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等同属于可再生能源的重要组成部分。《可再生能源发展“十二五”规划》（2012年8月实施）和《国家海洋局海洋可再生能源发展纲要（2013~2016年）》等规划均提出了我国发展海洋可再生能源（含波浪能）的发展目标和重点任务，最新颁布的《全国海洋功能区划（2011~2020年）》专门在福建、广东、海南和山东划分了波浪能开发区。党的“十八大”报告中也明确提出了“提高海洋资源开发能力，发展海洋经济，保护海洋生态环境，坚决维护国家海洋权益，建设海洋强国”的战略部署。

迄今，我国共开展了3次较大规模的潮流能资源调查与评估，但由于数据来源、评估公式、选取代表截面等因素的不同，难以对比不同评估结果间的差异和优劣。

第一次大规模的潮流能资源评估源自于《中国沿海农村海洋能资源区划》研究工作，王传崑等（2009）根据当时海图潮流资料对130个水道进行统计，其研究表明，全国沿岸潮流能资源平均理论总功率为1396×104kW。全国潮流能资源分布很不均衡，在东海沿岸较为集中共95个水道，理论平均功率为1096×104kW，占全国总量的78.6%。在各省区沿岸的分布中以浙江省沿岸最多，有37个水道，平均功率为709×104kW，占全国总量的一半以上。其次是台湾、福建、山东和辽宁省沿岸，共计为587×104kW，占全国总量的41.9%。

第二次大规模的潮流能资源评估主要指2004年开始实施的“我国近海海洋综合调查与评价”专项中的两项任务，即“我国近海海洋可再生能源调查与研究”和“我国近海海洋可再生能源开发与利用前景评价”（图1），该项工作利用潮流数值模拟技术提供的基础数据估算了我国主要水道的潮流能资源。调查结果表明，我国近海99个主要水道的潮流能资源潜在量为833104kW，技术可开发量为166104kW。资源主要分布于渤海海峡、舟山群岛诸水道、福建诸湾口、琼

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州海峡等海域。需要指出的是，该统计值仅能代表我国近海具有一定开发利用前景的水道潮流能资源量，较我国近海潮流能资源的理论总量值相差甚远，随着潮流能技术的不断进步，尤其是涡轮机启动流速的进一步降低，潮流能资源可开发海域还将进一步增加，相应的潮流能资源总量数值也必将增大。

图1 我国近海潮流资源平均功率密度分布

第三次较大规模的潮流能资源评估研究源自于海洋能专项资金项目“潮汐能和潮流能重点开发利用区资源勘查与选划”，该项目在前两次普查和初步评估分析的基础上，采用FVCOM数值模型对我国近海开发利用潜力较大的十个海域进行了更为细致的评估，其模型水平分辨率达到了100m，实测海流数据的站位也进一步扩大，评估过程中还提出了反映潮流能资源时间变化特征的“有效流时”等要素，总体上较第一次和第二次全国性潮流能资源普查研究在区域选择上更有针对性，在调查手段、数据分析、评估方法等方面更加先进和科学。结果表明： 我国渤海海峡、成山头外、胶州湾、斋堂水道、长江口、杭州湾、舟山海域、三沙湾、金门水道、琼州海峡10个重点海域75条水道截面的潮流能资源理论蕴藏量约为556.25×104kW。其中，潮流能三类区以上（资源区划分标准见表2）面积13670.7 km2，占总面积的98.4%，二类区海域面积约为183.6 km2，占总面积的1.3%，一类区面积仅为36.6km2，占总面积的0.3%。

表2 我国近海潮流能资源区划等级

区划等级

丰富区 较丰富区 可开发区 贫乏区

（一类区） （二类区） （三类区） （四类区）

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区划类别编号

大潮平均功率密度（P）/（kW/m2） 最大流速参考值（V）/（m/s）

1 P≥8 V≥2.5 2 8＞P≥4 2.5＞V≥2 3 4＞P≥0.8 2＞V≥1.2 4 P＜0.8 V＜1.2

在总结前人经验基础上，2017年，国家海洋技术中心参与完成了GB/T 34910.4 海洋可再生能资源调查与评估指南 第4部分：海流能，作为潮流能资源调查与评估的指导性技术文件。但是上述工作不涉及电站发电量计算，经过认真研究和广泛征求意见，2017年8月，国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”专项支持了“海洋资源能源调查评估及海洋生态环境保护技术标准研究”（项目编号：2017YFF0206900）项目支持了本标准。

2018年12月，国标委下达任务，由国家海洋技术中心主持、哈尔滨工程大学、河海大学参加《海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能》（20184588-T-418）的研制工作。

（二）标准制定的目的

潮流能开发利用的产业发展，要求科研机构提供工程建设规划、设计、作业等工作依据的数据，而制定标准，确保数据的统一、正确，是海洋标准化研究机构面临的一个重要工作。目前，我国潮流能开发利用的标准非常少，已落后于开发利用的脚步。《海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能》将根据国内外潮流能电站发电量计算现状，确定工作流程、资料收集、数值模拟、质量控制和特征值分析、阵列优化、发电量计算、不确定性分析和技术报告编写，使各调查机构的计算结果具备可比性，可避免重复调查人力物力的浪费，提高产业经济效益。

（三）标准制定的意义

通过总结潮流能电站发电量工作中积累的经验，研制该标准，有利于规范潮流能电站发电量计算工作，确保计算结果准确，对促进潮流能的开发利用具有积极作用。

研制本标准，是贯彻科学发展观、对国家可持续发展、能源安全、生态安全等具有战略意义的工作；可促进我国经济持续快速发展，为国家制定海洋能利用发展规划、制定海洋保护规划、优化现行海洋功能区划、制定海洋能开发技术政策、实施海洋能开发管理提供技术支撑和科学依据，为海洋能开发规划选址提供基础资料。

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二、工作简况

（一）任务来源、计划项目编号、标准负责起草和参加起草的单位

2018年12月，国标委下达任务，由国家海洋技术中心主持、哈尔滨工程大学、河海大学参加《海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能》（20184589-T-418）的研制工作。

（二）主要工作过程

2016年12月，成立标准起草组。

2017年1月至2月，标准起草组对收集的相关资料进行了分析整理，讨论了标准的框架结构、主要技术内容，完成《海洋能电站发电量计算技术规范 第1部分：潮流能》草案稿；通过海洋观测及海洋能源开发利用分技术委员会，对本标准进行了申报。

2017年3月23日，参加了海洋观测及海洋能源开发利用分技术委员会组织的现场立项答辩。

2017年4月至2017年7月，根据专家意见，对标准相关技术内容进行修改。 2017年8月，本标准获得国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”专项支持了“海洋资源能源调查评估及海洋生态环境保护技术标准研究”（项目编号：2017YFF0206900）项目支持。

2017年9月至2018年2月，标准起草组进一步研究国内外标准、规范、文献资料，并进行走访调研。

2018年3月16日，在杭州召开了“海洋资源能源调查评估及海洋生态环境保护技术标准研究”（项目编号：2017YFF0206900）项目研讨会，会议邀请了国家标准技术审评中心、一所、二所和国家海洋计量中心的5位专家组成专家组，对包括本标准在内的32项标准进行了质询和讨论。专家建议进一步明确部分标准的总体规划是否全面、完善；并说明本标准与现行海洋能国家标准之间的关系，突出标准立项的必要性、可行性、适用性；写明与国际标准之间的技术差异，说明该标准与国际标准是跟跑还是并跑，以及对我国海洋能产业发展的意义。

2018年4月，根据专家意见，对标准相关技术内容进行修改。 2018年5月23日，参加国标委立项答辩。

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2018年12月29日，国标委下达计划编号20184588-T-418。

2019年3月11日，国家海洋技术中心质管处组织召开了标准征求意见稿评审会，会议邀请杨立、刘富铀、王兵振、李扬梅、张中华等5位专家。专家建议：

（1）前言部分：“本部分由全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC 283）归口。”修改为“本部分由全国海洋标准化技术委员会海洋观测及海洋能源开发利用分技术委员会（SAC/TC 283/SC2）归口。”；

（2）列项应有引导语，并且先按照a）、b）、c）排序，下一级再按照1）、2）、3）；

（3）将正文中的资料性图表移到附录中。

（三）标准主要起草人及其所做的工作

该标准的负责单位为国家海洋技术中心，中国科学院广州能源研究所参加起草。其成员及分工如表1所示。

表1 标准起草组成员及分工

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 姓名 武贺 姜波 张亮 单位 任务分工 国家海洋技术中心 标准负责人，总体编写，对标准的征求意见稿、送审稿和报批稿及编制说明进行编写。 国家海洋技术中心 负责标准大纲编写 哈尔滨工程大学 负责第10章 发电量计量 负责第9章 微观选址 张继生 河海大学 周庆伟 国家海洋技术中心 负责第7章 潮流与海流观测 方舣洲 国家海洋技术中心 负责第8章 数值模拟及验证 张榕 白杨 国家海洋技术中心 参加标准编写 国家海洋技术中心 参加标准编写 汪小勇 国家海洋技术中心 质量控制

三、标准编制原则和确定标准主要内容的论据 （一）标准编制原则

本标准的编制遵循以下几点原则： （1）统一性

在标准的编制过程中，充分考虑了标准的文体和术语的一致性。 （2）适用性

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充分考虑我国波浪能发电技术水平，确定的标准技术内容能适用于我国波浪能电站发电量计算。

（3）先进性

追踪国际最新动态，确保研制的标准处于世界先进水平。 （4）协调性

与我国现有的相关法律、法规、海洋能产业发展规划等相协调，遵守现行的基础标准的有关条款。

（二）确定标准主要内容的论据 1、目录框架的确定

本标准的目录框架的确定和编写主要依据《GB/T1.1—2009标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》的相关规定。

2、主要依据的标准和参考资料 GB/T 12763-2007 海洋调查规范 GB/T 14914-2006 海滨观测规范 GB/T 33543.1 海洋能术语 通用 GB/T 33543.2 海洋能术语 调查和评价

GB/T 34910.1-2017 海洋可再生能源资源调查与评估指南 第1部分：总则 GB/T 34910.4-2017 海洋可再生能源资源调查与评估指南 第4部分：海流能 JTS145-2-2013 海港水文规范

HY/T 182-2015 海洋能计算和统计编报方法 3、术语和定义

本标准必要的术语与GB/T 33543.1 《海洋能术语 通用》、GB/T 33543.2 《海洋能术语 调查和评价》和GB/T 33543.3《海洋能术语 电站》保持一致，不再编写和引用其他术语和定义。

4、发电量计算等级划分

鉴于不同规模的潮流能电站对于波浪能电站发电量估算方法和评估结果精度有一定差别，固本标准根据其方法差异及其评估结果精度形成了3级潮流能评

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估等级。

5、工作流程

由于潮流能电站属于新型的可再生能源电站，其发电量评估涉及资料收集、现场调查、数值模拟等多个复杂过程，为清晰描述潮流能发电量各项工作，为使读者和标准使用人员对电站发电量估算有一个清晰完整的认识，因此本标准将工作流程作为单独章节宏观描述各项工作的主要工作内容和前后承接关系。

6、资料收集

为了数值模拟提供背景场、初始场、边界条件及模式验证，需收集的资料。 7、海流与潮位观测

若收集的资料无法满足数值模拟背景场、初始场、边界条件及模式验证，则需要开展必要的现场观测。

8、数值模拟及验证

数值模拟参考了GB/T 34910.4 海洋可再生能源资源调查与评估指南 第4部分：潮流能、JTS/T 231-2-2010 海岸与河口流泥沙模拟技术规程、海洋数值模式检验办法（试行）等。

9、微观选址

电站微观选址及阵列优化布局参考的是海上风电场阵列优化的原则。 10、发电量计算

发电量计算参考的EMEC标准assessment of tidal energy resource 11、技术报告

四、主要试验（或验证）的分析、综述，技术经济论证，预期的经济效果 （一）主要试验的分析、综述

本标准规定的数值模拟方法分别在国家海洋技术中心承担的“潮汐能和潮流能重点区资源勘查与选划”和“海洋能资源勘查与选划成果整合与集成”、中国长江三峡集团承担的“舟山潮流能示范工程总体设计”项目中的选址和设计、哈尔滨工业大学承担的“锚定式双导管涡轮潮流能发电系统研究”项目中的装置试验选址、哈尔滨工程大学承担的“300kW 潮流能工程样机设计定型”项目中的装置设计和试验选址、河海大学承担的“大规模潮流能发电场多尺度水动力特性及耦合数值模拟研究”中得到应用和验证。

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（二）技术经济论证

本标准为提高潮流能开发与利用的效率和质量提供了科学可行的方法标准，可准确计算发电量，对潮流能电站并网发电具有重要意义。 （三）预期经济效果

通过潮流能电站发电量计算，可以准确评价潮流能开发与利用对沿海和海岛社会经济的影响，对我国海洋能的开发与利用起到积极地推动作用，因此，预期社会经济效果显著。

五、与现行有关法律、法规和强制性标准的关系

本标准的制定符合国家现行有关法律、法规，其中调查仪器的使用、计量单位等符合《中华人民共和国计量法》的相关规定，与GB3100-93《量和单位》、GB3101-93《有关量、单位和符号的一般原则》和GB3102-93《物理科学和技术中使用的数学符号》等相关的强制性国家标准协调一致。

本标准的编制格式符合GB/T 1.1-2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》的要求，标准的内容与相关的国家标准协调一致，符合《可再生能源发展“十三五”规划》、《海洋可再生能源发展“十三五”规划》。标准的内容均与已有法律、法规和标准相衔接。 六、重大分歧意见的处理经过和依据 无。

七、废止现行有关标准的建议

无。

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