GBZ 40295-2021 波浪能转换装置发电性能评估.pdf

ICS27.140 CCS F 14 中华人民共和国国家标准化指导性技术文件G/Z 40295-2021 波浪能转换装置发电性能评估Power performance assessment of electricity producing wave energy converters (IEC/TS 62600-100: 20 12, Marine energy-Wave, tidal and other water current converters-Part 100: Electricity producing wave energy converters-2021-05-21发布Power performance assessment, MOD) 国家市场监督管理总局田二者好防胁位朋采用A发布2021-12-01实施GB/Z 40295-2021 目次前言.皿-i1i今年。白。中内dA吐ATA吐A哇RUEdhdnbhvbbnbbb巧i叶ioOQOOOOOQUQdQdAU1i1i1i1i算计u的端uu7幻41型HUHUH-uuuu终模.定程量出结M递集标过测输阵M传收其.算率置矩算幸间. 据及据计功装. 率计UU件同义述空莫求数仪.数的置换点.准定功的支.文才定捕浪酣要长录和量点器数装转量量校确的阵盼洁用义和. 性. 波区般.时性己量.则也义参换能测测和的.化矩自主引定语号序特述量算验一述样步蜘测述浪和刑出转浪率率器能述准率帧时呻.性和术符程场概测计试的概取同数的概波仪海导能波功功仪咱概标功圳如协和围范语作试量浪飞，-TTT1inL范规术J2工测JJJA测JJJA波JJJJJ波JJJA功JJJ主0.0.ndnJ民UFhUFhURUnbpbbb寸/咛/叮/咛/寸i0000000oodqunu-11nu -?JAhdb巧ioOQU1iG/Z 40295-2021 10.3 替换方法1110.4 年均发电量的捕获长度矩阵完备性12附录A(资料性)本文件与IEC/TS62600-100: 2012相比的结构变化情况13附录B(资料性)本文件与IEC/TS62600-100: 2012的技术性差异及其原因14附录C(规范性)波浪空间传递模型的误差分析17附录D(规范性)不确定度评估四附录E(规范性)测量点在岸上时的功率损失补偿21附录F(资料性)正则功率矩阵的形成n参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 H G/Z 40295-2021 目U昌本文件按照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。本文件使用重新起草法修改采用IEC/TS62600-100:2012(海洋能波浪能、潮流能和其他水流能转换装置第100部分:波浪能转换装置发电性能评估。本文件与IEC/TS62600-100: 2012相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本文件与IEC/TS 62600-100: 2012的章条编号对照一览表。本文件与IEC/TS62600-100: 2012相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线(1)进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。本文件做了下列编辑性修改:将标准名称改为波浪能转换装置发电性能评估); 修改了附录正则功率矩阵的形成(见附录F)。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。本文件由全国海洋能转换设备标准化技术委员会CSAC/TC546)提出并归口。本文件起草单位:中国科学院广州能源研究所、中国海洋大学、山东大学、浙江海洋大学、哈尔滨大电机研究所、国家海洋技术中心、宁波大学、集美大学、国家海洋标准计量中心、三峡机电工程技术有限公司。本文件主要起草人:游亚戈、史宏达、刘延俊、李德堂、王文胜、文IJ婷婷、叶寅、李晶、姜波、谷汉斌、张兆德、张运秋、乐婉贞、张中华、吴必军、徐春红、刘臻、李文学。川出G/Z 40295-2021 波浪能转换装置发电性能评估1 范围本文件给出了波浪能转换装置在试验场发电试验的发电性能评估方法。本文件适用于所有海洋区域(近岸和离岸，深水和浅水)内所有将波浪能转换成电的、固定方式为柔性或张力链锚定、底部固定或岸基固定的波浪能转换装置。本文件不适用于:a) 不发电的波浪能转换装置;b) 在水池中或在小比例海洋条件下试验、所有测量结果需要通过外推才能得到全尺度结果的比例装置;c) 资源、评估;d) 功率质量;e) 环境问题;f) 从一点推到另一点的功率矩阵。本文件描述了下列系统方法:一一测量实海况下波浪能转换装置的电力输出;波浪能转换装置的功率矩阵;电功率输出和波能流输入的报告约定框架。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，注目期的引用文件，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/ T 7408数据元和交换格式信息交换日期和时间表示法CGB/T7408一2005，1SO8601: 2000,1DT) GB/ T 13850 交流电量转换为模拟量或数字信号的电测量变送器CGB/T13850-1998,1EC 60688: 1992,1DT) GB/ T 17625C所有部分)电磁兼容一限值IEC61000-3 (所有部分)JGB/ T 20840.1 互感器第1部分:通用技术要求CGB/ T 20840.1-2010, 1EC 61869-1: 2007, MOD) GB/ T 20840.3 互感器第3部分:电磁式电压互感器的补充技术要求CGB/ T 20840.3-2013, 1EC 61869-3:2011，孔10D)GB/ T 27418 测量不确定度评定和表示CGB/ T 27418-2017, 1SO/ 1EC Guide 98-3: 2008, MOD) GB/ T 37551 海洋能波浪能、潮流能和其他水流能转换装置术语(GB/T37551-2019, IEC 62600-1 :2011 ,MOD) 1SO/1EC指南98-1:2009 测量的不确定性第1部分:测量不确定性表达概述(U ncertain ty of measurement-Part 1: 1ntroduction to the expression of uncertainty in measurement) EquiMar:海洋能转换装置的公平评估草案，第2部分，第一章1.A.1 1. A. 5 CEquiMar: Protocols G/Z 40295-2021 for the equitable assessment 01 marine energy converters,Part II ,Chapters 1 .A.1 through I.A.5.) 自动化数据质量控制检查和程序于册指南(NDBC:2009, Technical Document 09-02, Handbook of automated data quality control checks and procedures.) 3 术语和定义、符号3.1 术语和定义GB/ T 37551界定的术语和定义适用于本文件。3.2 符号2 下列符号适用于本文件。C cahle :按照正顺序(从发电装置到检测装置)排列的线与线之间的海底电缆电容，单位为法拉(F)CF(X) :误差小于:!:X%的中心频率分数(以百分数表示)C gi第i离散成分的波群速度，单位为米每秒(m/s)C pi :第i离散成分的波速，单位为米每秒(m/s) f:频率，单位为赫兹(Hz)fc:电功率取样频率，单位为赫兹(Hz)fi:第i离散成分的波频率，单位为赫兹(Hz) H mO:有效波高的谱估算值，单位为米(m)h.水深，单位为米(m)1 meas :线均方根电流，单位为安(A)J:波能流，单位为瓦每米(W/m)J i :i单元的波能流，单位为瓦每米(W/m)点:第1离散成分的波数，单位为每米(m-1)L.捕获长度，单位为米(m)La:波浪能转换装置的吸收长度，单位为米(m)Li:单元的捕获长度，单位为米(m)Lr:捕获长度比，即波电总转换效率，元量纲M:单元的数据组总数MAEP:年均波浪能发电量(MeanAnnual Energy Production) ，单位为瓦时(W.h) mn:谱的频率阶矩，单位为平方米次方赫兹(m2Hz) N.数列中数的总数Nr:谱频域离散格子数Ns:海况记录个数P:测得的输出功率，单位为瓦特(W)PTO:动力输出装置(Powertake-off) P genWEC :波浪能转换装置输出功率，单位为瓦特(W)P1oss:系统的线损分量，单位为瓦特(W)P max:取样时长中测得的输出功率最大值，单位为瓦特(W)P meas:真实输出功率，单位为瓦特(W)Pmin:取样时长中测得的输出功率最小值，单位为瓦特(W)PF meas:功率因素G/Z 40295-2021 户h:液压系统压强，单位为帕(Pa)户hl液压系统关阀压强值，单位为IIJ自(Pa)户h2:液压系统开阀压强值，单位为帕(Pa)Qmeas:无功功率，单位为瓦特(W)R cahle :电缆的总正序电阻RMSE:数列的误差均方根5.谱密度，单位为平方米每赫兹(m2/Hz)5(f) :作为频率函数的谱密度，单位为平方米每赫兹(m2/Hz)5(f)WEC:波浪能转换装置处的波浪谱，等于Tr ( f , t , e , h ,.) 5 ( f ) WMI ，单位为平方米每赫兹(m2/Hz) 5 (f)WMI:波浪测量仪处的波浪谱，单位为平方米每赫兹(m2/Hz)SD:数列的标准差乱:第i离散成分的谱密度，单位为平方米每赫兹(m2/Hz)SM:数列平均值5p:标准差5pL:每一个单元捕获长度的标准差T:每个记录的运行小时数，单位为时Ch)Tc:能量周期，单位为秒Cs) Tr(f ,t ,h ，.):空间传递模型，用于校正波浪仪和波浪能转换装置之间的谱密度t :时间滞后或测波仪和波浪能转换装置的偏离，单位为秒(s) U:线间电压，单位为伏特(V)Um ca:-; :线间均方根电压，单位为伏特(V)Vp1+ ，Vp1一:波浪能转换装置侧正序电压，单位为伏特(V)Vp2十，Vp2一:岸侧正序电压，单位为伏特(V)X cahle:海底电缆的总正序电抗6fi:频率增量，单位为赫兹(Hz):流体质量密度，单位为千克每立方米比g/m3)。:波向，单位为度C)伊:相角，单位为度C)4 工作程序图1为本文件的评估工作程序。测试前测试现场特性描述测试中测试后方法波浪数据的测量和采集波能装置功率输出数据的测量和采集确定波浪能转换装置的动力性能计算波浪能转换装置年均发电量图1评估过程3 G/Z 40295-2021 5 测试场特性描述5.1 概述为确保波浪能转换装置的功率评估，应对预期的测试区开展分析。首先应对用于填充功率性能矩阵的人射波的波候进行评估。为了推断波浪能转换装置处的波能流，应充分分析地形和海流对入射波候的影响，以确定是否需要建立一个波浪测量仪器(WMI)和波浪能转换装置(WEC)之间的波浪转换数学模型。如果需要建立转换模型，应有支持该转换模型的、合适的推演分析。5.2 测量5.2.1 波浪测量两台波浪测量仪器，一台投放在建议安装波浪能转换装置处，开展测量;另一台放在预计未来波浪测量仪器安装处。这两台波浪测量仪至少在波浪能转换装置投放前312个月，布放安装，以考虑波浪的季节变化。通过对波浪测量仪的时间序列进行分析，得到谱数据。有效波高和能量周期通过谱数据进行计算。下列参数将用于计算功率矩阵:a) 谱形状;b) 波浪方向;c) 方向频率谱;d) 水深(含潮沙影响); e) 流向与流速;f) 风向与风速;g) 水的密度;h) 冰的出现及其厚度。上述清单 中的参数倘若未记入功率矩阵，也未用于功率矩阵的计算，应加以标记，并给出未记录的理由。5.2.2 海流测量试验区的水流应予以记录，形成文件。流速和流向应与波同时测量，并至少超过30d。取样周期不应超过10mino在取样周期安排上，至少从上半水柱中测得1个流速和流向记录。流记录的主要目的是用于建立该地的流模型。应评判和辨识潮流和非潮流。宜在不同点测量流速和流向，以充分描述该地区的速度分布。5.2.3 潮位测量应在试验区测量潮位，测量时间应超过30d，并加以分析，评估潮位变化范围。5.2.4 等深线测量应定义试验区边界，开展该边界内的等深线测量，并形成文件。等深线的分辨率应符合建立波浪的空间传递模型的需要(见5.3)。等深线测量应提供海底的细节。5.3 计算波浪空间传递模型波浪测量仪处的海况应能代表波浪能转换装置处的海况。如果采用测量要求的最少的两台波浪测4 G/Z 40295-2021 量仪，即其中一台安装在未来的测波点，另一台安装在波浪能转换装置处，则当该两点所测算出来的能流记录中90%的数据差异在10%之内，则可以假定波浪评估方法在统计上等效。注:深水试验区可以更好地满足此要求。如果不满足上述要求，则需要研发一个空间传递模型，并加以验证。空间传递模型可以采用现有模拟程序，或是用户自有模拟程序。模拟程序应被验证过。模拟精度应由附录C确定。5.4 试验区建模空间传递模型的建立应基于波浪测量仪器处的波浪谱和预测波浪能转换装置处的波浪谱。应对试验区加以建模以帮助建立空间传递模型。根据5.2.1，如果空间传递模型预测的在波浪能转换装置处的能流的90%的数据与实测的能流误差在10%之内，则该空间传递模型可被接受。注:空间传递模型可按公式(1)计算:S Cf ，B)WE=T，Cf，t，B，h，.). SCf,B)WMI C 1 ) 6 测量的一般要求6.1 概述本文件给出如何根据测量和分析的数据，评估波浪能转换装置的能量转换性能的方法。波浪能转换装置处的人射海况应按第7章规定的精度测量。应分析海况测量值，得到每一个取样的参数，按第7章的要求描述海况o波浪能转换装置的发电功率应按照第7章的精度测量。应分析发电功率的测量值，得到每个取样的参数，按第8章的要求描述功率。功率矩阵应按照第9章要求，比较海况参数和发电功率参数而形成(见图2)。发电功率测量数据记录汇聚图2数据流图解5 G/Z 40295-2021 6.2 取样时长描述海况和功率参数的每个取样应符合本章的要求o取样时长为17min20 mino每小时至少1次。注:取样时长会影H向测量精度。较短的取样时长会导致较差的海况特性。6.3 同步性波浪测量和波浪能转换装置功率测量应同步展开，以保证海况和波浪能功率的一致性。波浪测量仪器的数据和波浪能转换装置的数据应同步，以保证波浪能转换装置在实海况下经历的海况与波浪测量仪的记录一致。建议波浪测量数据和波浪能转换装置功率数据的同时记录时间至少达到半个取样时长。应采用空间传递模型校正波浪测量仪器和波浪能转换装置因位置不同造成的时间滞后。对时间滞后的校正不影响测量的同步。6.4 数据记录6.4.1 需记录的数据量应确定功率矩阵所需要的最少数据记录，并以此开展测试O应明确在投放点的试验次数，以确定功率矩阵。测试应在能代表未来技放位置的海域至少运行6个月。注:谱形状会 随季节的变化而变化，将导致功率矩阵有所改变。6.4.2 数据格式和固定性记录的数据应提供某段时间的海况和功率。每一个合成数据记录应按GB/T7408的要求，记录数据和时间。这些记录应含有质量控制标记，给出记录和分析过程中的质量控制检查结果。这些记录应可以转换成ASCII格式，并有足以描述记录的文字。7 波浪的测量和数据收集7.1 概述本章详细说明了形成一个波浪能转换装置的功率矩阵所需要的波浪和环境数据。本章提供了通过分析波浪数据获得环境条件特性的方法。最小的取样频率应是2.0Hz。7.2 波浪测量仪及其标定波浪测量仪的标定、精度和测量范围应符合自动化数据质量控制检查和程序于册指南的要求。7.3 仪器地点7.3.1 简述波浪测量仪应被置于最能测算出波浪能转换装置海况的地点。波浪测量仪的地点应使其和波浪能转换装置的相互影响均达到最小。在考虑波浪测量仪的位置影响时，反射、辐射、绕射和遮蔽应加以考虑。7.3.2 直接测量如果符合第5章的调查表明试验区的波浪能转换装置和测波点之间不存在明显任何显著的海况变6 G/Z 40295-2021 化，贝IJ波浪测量仪所测的海况数据可被直接用于波浪能转换装置之处。波浪测量仪和波浪能转换装置的数据可以进行直接处理和分析。7.3.3 带空间传递模型的测量应采用一个空间传递模型以考虑波浪测量仪和波浪能转换装置的位置差异校正。空间传递方程将提供波浪能转换装置处的海况。7.3.4 修正波浪能转换装置的影晌波浪测量仪安装位置应考虑减小其与波浪能转换装置相互影响。应推导出一个模型以估算辐射和折射产生的波浪。波浪测量仪应安装在平均辐射波能流至少诚小到90%之处。7.4 海洋仪器数据宜测量和记录所有与发电相关的参数。既然存在着多个影响波浪能转换装置性能的因素，且其影响程度取决于波浪能转换装置的类型，则任何已知的、与平均功率有关的特殊参数(见5.2.1)都应在报告中写明。有效波高估计值Hm川能量周期Te以及波能流J应由测得的波浪数据加以计算并记录。其余对波浪能转换装置发电有明显影响的参数也应被记录和计算。任何增加参数的计算应加以足够详细的定义和报告，使之具有可重复性(见附录DL应根据ISO/IEC指南98-1:2009和GB/T27418测量不确定度评定和表示中关于不确定性估计的定义给出计算参数的准确度。直接测量的参数可以给出直接误差并应说明测量仪器的类型、安装地点、校准和精度。7.5 导出参数的计算过程波浪数据应用波浪谱表达o波浪谱提供了用波频率分布表达波面变化的必要信息:a) 频率fi:谱分析的频率范围选择由测量仪器和取样频率决定。计算用的谱频率范围应在0.033 Hz0.5 Hz，频率离散单元宽度不超过0.015Hz。b) 频率应由相邻频率比为常数或以固定频率增量作为几何增量。在这两种情况下，最大频率离散单元的宽度不宜超过0.015Hz。注1:海流和潮流的多普勒频移对波浪和波能流参数测量有显著影响，可参考ISO19901-1 :2005进行修正O如果波频率的实际值和表象值之比在0.91.1，可以不进行修正。任何将表象值修正到实际值的工作都要加以声明。c) 谱的频矩m计算见公式(2): ml1三JSz f fAfr 式中，二一1和二0的计算在后面用到。d) 有效波高的谱估算值HrnO计算见公式(3): e) 能量周期Te计算见公式(4): f) 波能流J(单向)计算见公式(5): Hmo=4.00 To=主二ie 1no J=g S i C gi 6. f i 式中:g 重力加速度常数，等于9.8m / s2o g) 波群速度Cg计算见公式(6): ( 2 ) .( 3 ) ( 4 ) . ( 5 ) 7 G/Z 40295-2021 1 2走-hC = Coi 11 + -.-，-，-吕2L , sinh (2 k i h) J 式中，C归计算见公式(7)C pi = J: . tanh (走h)注2:在深水条件下公式(5)可简化为公式(8): J=巴HoTe 64 . ( 6 ) ( 7 ) . ( 8 ) 洼3:因为波浪能转换装置具有方向敏感性，故海况的方向性是重要的。有关的海洋数据将作为参数记录。破向可以用平均波向描述。8 波浪能转换装置功率测量8.1 波浪能转换装置输出终端以交流电并网的波浪能转换装置，其输出与并入电网保持同电压的交流电的位置为输出终端。对于非并网的波浪能转换装置，其输出电符合终端用电器对电压和电频率的需求的位置为输出终端。8.2 功率测量点波浪能转换装置的功率指其输出终端处的电功率。输出功率测量点首选为波浪能转换装置输出终端(见8.1)。在实施中，如无法在波浪能转换装置输出终端测量功率，则功率测量点应选择在可通过计算线路或电子元器件的损失，推算出装置输出终端处功率的测量点上。在这种情况下，推算的方法应给予详细说明。仅允许汁入安装在波浪能转换装置终端、用于测量波浪能转换装置功率的转换设备的功率损失。当功率测量点与波浪能转换装置输出终端不同时应加以说明。附录E给出测点在岸上时线损的补偿方法o8.3 功率测量8.3.1 简述测量波浪能转换装置的功率，会受到多种因素的影响:如PTO的特性、波浪功率的变化。PTO有多种类型，常见的有液压式、气功式、直驱式。不同类型PTO输出的功率曲线显著不同，测量功率所要求频率也不同。液压式PTO通过液压泵、蓄能器、液压马达和发电机，将波浪能捕获机构输出的机械能转换成电|能。由于存在蓄能器，波浪功率随时间的变化被蓄能器所平滑。为提高波浪能转换装置的捕获宽度，一些在蓄能器出口安装了控制器的液压式PTO，其输出的液压功率与波浪功率几乎完全脱钩，发电功率曲线与波浪功率曲线无关。气动式PTO通过波浪运动驱动气室内的空气往复地通过空气透平，使之旋转，驱动发电机发电。由于气功式PTO的转动惯量相对于空气质量来说较大，故气功式PTO的输出电功率的变化往往会滞后于气流功率的变化。而且，这种滞后对于短周期的小波浪来说，更加严重。直驱式PTO通过机械驱动发电机产生电力。直线电机PTO，受波浪能捕获机构随波浪的响应，切割磁力线，产生电力o旋转式直驱PTO由齿轮增速、逆止器和旋转发电机构成。当波浪驱动波浪能捕获机构，会导致发电机单向旋转发电。这些直驱式PTO的输出电功率曲线与波浪功率曲线非常相似。上述分析表明，波浪的功率变化对各种PTO输出电力的变化有显著不同，需要分别考虑:a) 液压式PTO输出功率曲线平滑，功率测量频率可以取1Hzo 8 GB/Z 40295-2021 b) 气功式PTO输出功率曲线会受到波浪功率的影响，需要将功率测量频率增加到2Hz。c) 直驱式PTO输出功率曲线会受到波浪功率的显著影响，功率测量频率应与测波的频率相等，建议测量频率为4Hz。测量波浪能转换装置的净发电功率，应包括用于任何在波浪能转换装置正常工作场所必须耗费的电能。测量数据应经过光顺处理。应记录每个采样获得的数据的平均值、标准差、最大值和最小值。8.3.2 发电功率数据的有效性与交流电网并网的波浪能转换装置，应评估因并网导致的任何潜在的、对波浪能转换装置功率施加的限制。这些限制包括连接波浪能转换装置和电网的连接件的容量，或所需要的有效功率输出反应能力导致的对波浪能转换装置在某些特定条件下的功率输出限制。在这种限制条件可能发生的情况下，应给出一个识别波浪能转换装置运行发生了限制条件的方法o在这种情况下的功率输出应加以识别并排除在功率性能矩阵之外。在这种场合下，宜安装一个外部转储负载以消除波浪能输出限制。8.4 仪器和校准波浪能转换装置的纯电功率应使用功率测量仪器(如基于测出电流和电压的传感器)加以测量o用于电器测量的电子传感器和功率测量设备应具有精度0.5级或者更高，其校准要求应符合最新标准，并满足以下标准:a) 功率传感器:GB/T 13850; b) 电流传感器:GB/T 20840.1; c) 电压传感器:GB/T 20840.3。功率测量仪器的操作范围应足够涵盖所有相应于电网输出的正峰值和所有相应于电网输入的负峰值o作为参考，功率测量装置和传感器的工作范围应至少为:a) 输出:额定功率的1%200%; b) 输入:额定功率的1%-50%。在低功率范围，即:l:1%装置装机容量，当功率测量仪器的工作区没有达到0.5级，则记录的功率为零。在低功率范围，当功率测量仪器的工作区达到0.5级，则记录的功率为测量值O注:电流传感器在低电流(:0:;5%量程左右)时具有非线性，故假定其所测量的结果是正确的。9 功率性能的确定9.1 概述波浪能转换装置的功率性能应由标准化的功率矩阵表述。该标准化矩阵由捕获长度捕获长度比和单元功率计算。波浪能转换装置的功率性能可以由三个不同的日的来确定。第一个日的是评价波浪能转换装置的动力性能，以便随后可以在不同点预测其发电量。在这种情况下，捕获长度矩阵应按9.2给出的细节加以计算。注1:选择捕获长度矩阵而不选择更直观的发电功率矩阵的原因是后者直接受海况的影响，并不能真实地反映波浪能转换装置的性能指标;而前者是波浪能转换装置的发电功率与波能流之比，能更真实地反映波浪能转换装置的性能指标。9.3规定了适用于一般环境下的波浪能转换装置的功率矩阵的计算方法。第二个目的是评估波浪能转换装置的功率性能以决定它是否满足给定的功率性能需求。如果己知一个波浪能转换装置的捕获长度矩阵，那么该波浪能转换装置的功率性能便可以由测量功率性能与捕获长度矩阵进行比较而获得。9 G/Z 40295-2021 第 三个目的，是为了考虑早期小比例模型试验或中尺度实型样机半封闭海域试验结果，对未来全尺度样机开放海域运行的捕获长度进行准确推算，需要采用无量纲的捕获长度比来描述波浪能转换装置的性能，以预测其在未来全尺度样机于开放海域的捕获长度。注2:捕获长度比等同于术语中的波-电总转换效率。9.2 标准化的功率矩阵结构9.2.1 核心结构正则化功率矩阵应由用单元方法计算出的捕获长度和捕获长度比(见9.3)构成。单元应至少由有效波高Hmo和能量周期Te定义。这些单元中有效波高的分辨宽度不大于0.5m，能量周期的分辨宽度不大于1.0s。9.2.2 标准化功率矩阵的子结构在附录F的表中增加参数以降低单元中捕获长度的离散度，如平均波向或谱单元宽度，可以增加到标准化功率矩阵，以减小各单元之间捕获长度和捕获长度比的变化程度。注:标准化功率短阵子结构的优点在于降低了性能预测的偏差，更准确地估算波浪能转换装置的功率O9.2.3 捕获长度及捕获长度比的计算捕获长度等于纯捕获电功率除以波能流，见公式(9)。L=?(9) 该计算可以容易地求得捕获长度比，即捕获长度L与波浪能转换装置的吸收长度La之比。其中，吸收长度为吸收波浪能的运动部件的有效长度。对于截止型的鸭式波浪能转换装置，其吸收长度为鸭体的宽度;对于衰减型的海蛇装置来说，其吸收长度为海蛇的全长;对于长宽尺度差异不大的波浪能转换装置，如点吸收式装置，其吸收长度为浮子宽度。注:公式(9)中的P为波浪能转换装置在i亥时间段的并网发电量(单位Wh)与时长(单位h)之比。在无电网时，可测量充入蓄电池的电能(单位Wh)，乘以逆变器的效率，除以充电时长。在试验得到了捕获长度L之后，可以得出捕获长度比Lr也就是波一电总转换效率。其计算方法见公式(10): L r = L / L a . ( 10 ) 9.2.4 捕获长度矩阵的表述在仅由有效波高HmO和能量周期Te定义捕获长度和捕获长度比矩阵的场合，一个表格可以完全描述捕获长度和捕获长度比矩阵o更多指标可以用于定义捕获长度和捕获长度比矩阵;有效波高和能量周期则继续与这些指标一起组成数据集，以促进波况离散数据集的应用。10 每一个捕获长度矩阵单元应至少包含下列信息:a) 单元所有数据组中，捕获长度和捕获长度比数据的平均值;b) 单元所有数据组中，捕获长度数据的标准差和捕获长度比的标准差;c) 单元所有数据组中，最大捕获长度值;d) 单元所有数据组中，最小捕获长度值;巳)单元所有数据组数。每一个单元的捕获长度平均值以及标准差计算方式见公式(11)及公式(12): L二古兰Li( 11 ) G/Z 40295-2021 L= J芮(L-L)2(川每一个单元的捕获长度比平均值以及标准差计算方式见公式(3)及公式(4): -L Ln MZH一也1-M72H 一-r-1-M-Iu-v . ( 13 ) ( 14 ) 9.3 功率矩阵的计算功率先巨阵应通过单元参数范围的中值对应的波能流，计算出每一个单元的捕获长度及捕获长度比的平均值和标准差值(见9.2.4中的定义)。单元参数中值的波能流应用该单元代表性的谱形状，以及用于该单元记录的谱形状和提供的验证数据来计算。每一个单元的谱形状可以不同。10 年均波浪能发电量(MAEP)的计算10.1 概述在一个给定地点的波浪能转换装置的年均发电量，由Equ山1ar:海洋能转换装置的公平评估草案第2部分，第一章l.A.11.A.5定义的波浪能资源数据进行计算。年均波浪能发电量计算应在100%有效的假设下进行计算。注EquiMar主要支持远离海岸的深水区的波浪能资源评估。10.2 标准方法可由公式(5)算出波浪能资源时间序列可以计算年均波浪能发电量。年均发电量应采用10年波浪能资源数据的最小值加以计算。如果年均发电量是以少于10年的波浪资源数据计算的，应加以明确说明。波浪能资源数据列应是客观实际的，含有与该月天数成比例的月海况记录o8 766占MAEP=主.J, . ( 15 ) 式中:N, 海况记录个数。在每一次海况下计算发电量应采用线性内插计算捕获长度O如果该方法不可用，则可以通过将功率矩阵的单元值除以每个单元中心的波能流密度，来重新生成捕获长度矩阵，其中，计算波能谱使用记录的谱形式见9.30注WEC开发人员将致力于确保功率矩阵适用于所有可能的海况，尤其是在高有效波高下发电的波浪能转换装置，可能会因波浪过大终止发电，进入生存模式或继续发电。10.3 替换方法如果波浪能资料只能作为一个散点|蜀，那么年均发电量应根据公式(6)，在公式(7)的条件下，在散点图的中心进行计算。某单元的发电量应按照10.2的规定汁算。在散点图中，每一单元对年均发电量的贡献，应根据在散图中该单元发生频率加权。如果波资源散射图与捕获长度矩阵的单元大小不同，可以将捕获长度矩阵进行二维线性插值，对齐两个矩阵的单元。8 766 手飞MAEP(ALTl =一百一.) Li. 1, . f i . ( 16 ) 三Jfr=1. ( 17 ) 1二l11 G/Z 40295-2021 10.4 年均发电量的捕获长度矩阵完备性年均发电量应采用两种方法计算，一个是年均发电量测量法另一种是年均发电量内插法。年均发电量测量法的捕获长度矩阵中，假设所有空单元中的捕获长度为零。而年均发电量内插法则通过计算，假设空单元的捕捉长度等于相邻非空单元的捕获长度的平均值。这两种方法都应加以计算。当计算结果表明年均发电量测量法与年均发电量内插法计算结果的差异大于5%时，则年均发电量测量法的测量值将被标记为不完全。在这种情况下，捕获长度矩阵应被认为不太满足年均发电量计算的要求，需要更密集 的测试，改善其数据的准确性。12 G/Z 40295-2021 附录A(资料性)本文件与IEC/TS62600-100 : 20 12相比的结构变化情况本文件与IEC/TS62600-100: 2012相比在结构上有部分调整，具体章条编号对照情况见表A.1。表A.1本文件与IEC/TS62600-100 : 20 12的章条编号对照情况本文件章条编号对应的IEC/TS62600-100: 2012的章条编号1 1 2 2 3.1 3.2 3 4 4 5 5 5.3 5.2.5 5.4 5.2.6 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 附录A附录B附录C附录D附录D附录C附录E附录B附录F附录A13 GB/Z 40295-2021 附录B(资料性)本文件与IEC/TS62600-100: 20 12的技术性差异及其原因B.1 本文件与IEC/TS62600-100: 20 12的技术性差异及其原因表B.1给出了本文件与IEC/TS62600-100 : 2012的技术性差异及其原因。表B.1本文件与IEC/TS62600-100: 20 12的技术性差异及其原因本文件章条编号技术性差异原因关于规范性引用文件，本文件做了具体有技术性差异的调整，以适应我国的技术条件，调整的情况集中反映在第2章规范性引用文件中，具体调整如下: 用等问采用国际标准的GB/T7408代替了ISO 8601; 用 等同采用国际标准的GB/T13850 代替了IEC 60688; 2 用GB/TI7625(所有部分)代替了IEC61000-3 适应我国技术条件(所有部分)，两项标准各部分之间的一致性程度见B.2; 用修改采用国际标准的GB/T20840.3代替了IEC 61869-3; 用修改采用国际标准的GB/T27418代替了ISO/IEC Guide 98-3 : 2008; 增加引用了GB/T20840.1; 增加引用了GB/T37551 增加GB/T37551中界定的术语和定义适用于本符合我国情况3.1 文件增加、删减、修改了部分符号根据标准需要增加、修改需要使用的符号，3.2 删除标准中未涉及的符号5.1 将入射波功率改为波能流符合我国使用习惯取样频率涉及汩IJ波和测发电功率两个不同标题改为取样日才长特性的曲线，取样频率要求不一，应在7.1节6.2 和8.3.1中分别给出删除最小取样频率rNIJt皮最小取样频率在7.1和8.3.1中分别给出将取样周期改为取样周期17min20 min 适应我国海波浪条件7.1 将最小取样频率改为2.0Hz 适应我国海波浪条件。删除输出电频率50Hz或60Hz，电压400V或满足用户对电压和电频率的需求已经是8.1 最高要求。没有必要规定输出电频率50Hz 6.6 kV 或60Hz，电压400V或6.6kV 14 G/Z 40295-2021 表B.1本文件与IEC/TS62600-100 : 20 12的技术性差异及其原因(续)本文件章条编号技术性差异原因8.2 将注中内容改为正文内容符合我国标准情况波浪能转换装置具有不同的能量转换系统CPTO)。而其发电功率曲线的稳定性主要增加了波浪的功率变化及不同的PTO输出电力的取决于PTO的输出特性。原文电功率取8.3.1 样不小于2.0Hz的规定对于液压、掖动两变化对测量波浪能转换装置的发电功率的影响种波浪能转换装置频率偏大了。而对于直线电机波浪能转换装置又偏低了O没有考虑不同PTO的发电功率曲线平滑度的差异在性能评估t_，无量纲数捕获长度比比有长度量纲的捕获长度更加科学。另外，在波浪能转换装置研究过程中，需要开展不同增加计算标准化矩阵所需条件捕获长度比。增比例的模型和实型波浪能转换装置计算及9.1 加第三个确定波浪能转换装置的功率性能的目的试验。优化的第一步就是要有足够高的捕获长度比。每进行一次改动都要看捕获长度比是变大还是变小，来判断改动是否正确9.2.1 增加捕获长度比同上9.2.2 增加捕获长度比同上捕获长度比实质上就是波电总转换效率是一个十分重要的评价指标。在优化中，该指标的高低直接决定了波浪能转换装置的性能好坏，是优化设计的第一步。9.2.3 增加捕获长度比的计算公式(10)及定义在术语(见GB/T37551)中，有海洋能转换效率Cconversion efficiency) ，或sourceto wire。说明增加捕获宽度比对于波浪能转换装置来说，是需要的和被普遍接受的。故认为需要加上L，a)中增加捕获长度比数据的平均值这是增加了捕获长度比必要的修改b)中增加捕获长度比的标准差在后面的算例中，出现了大量的M=l(见原文公式(11)改为IEC/TS 62600-100: 2012的表A.6)，原9.2.4 501JL主CLi-L)2式(11)出现0/0的非常规结果，但采用原pL儿f式(lD计算出来的结果却是)pL = 0.00 (见2二IIEC/丁S62600-100:2012的表A.3)。这个结果只能用式(12)得到增加公式(13)、公式(14)增加了捕获长度比必须增加9.3 增加捕获长度比符合我国实际情况IEC/TS 62600-100 : 2012的公式(3)改为公式(6), T通常用于波周期。这里指定为年小时数，10.3 其中的T改为8766故取平均年小时数15 GB/Z 40295-2021 表B.1本文件与IEC/TS62600-100: 20 12的技术性差异及其原因(续)本文件章条编号技术性差异原因原式存在以下问题:(1) e i 与式(C.l)中的误差相同，但为误差的百分数不严谨。原式ei=lOOX(i-ri)/ ri改为(2)很多