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GB／Z 42153-2022 波浪能转换装置预样机测试规程.pdf

华人民共和国国家标准化指导性技术文件

波浪能转换装置预样机测试规

深圳市桥梁工程施工技术指引(试行)（深圳市交通的运输委员会2017年8月）.pdf波浪能转换装置预样机测试规程

本文件描述了波浪能转换装置预样机的最基本的测试程序及其先决条件、测试目标，定义、处理测 试原始数据的方法，提供了测量传感器与数据采集软件包的选取建议， 本文件适用于亚原型尺度的波浪能转换装置（以下简称“装置”)的测试。本文件不适用于实尺原型 样机的测试、能量提取系统的台架测试及利用数学模型开展的测试

注1：与功率有关的运动因素：速度测量（速度、角速度、流动等）。 注2：本文件中将大量使用动力学与运动学参量，以确保覆盖装置的不同型式。举例说明：荷载测量中的动力学 量可指力、力矩等。针对不同的技术形式，可赋予方便且准确的含义。 3.1.2.9 数据采集dataacquisition；DAQ 从传感器等自动采集被测单元的（模拟或数字)信号，并传输至上位机中进行分析、处理的过程。 3.1.2.10 模数转换analoguetodigitalconversion；A/Dconversion 将模拟信号转换为与相同的数字信号的处理过程。

注1：与功率有关的运动因素：速度测量(速度、角速度、流动等)。 注2：本文件中将大量使用动力学与运动学参量，以确保覆盖装置的不同型式。举例说明：荷载测量中的动力学参 量可指力、力矩等。针对不同的技术形式，可赋予方便且准确的含义。 .2.9 数据采集dataacquisition；DAQ 从传感器等自动采集被测单元的（模拟或数字）信号，并传输至上位机中进行分析、处理的过程。 .2.10 模数转换analoguetodigitalconversion；A/Dconversion 将模拟信号转换为与相同的数字信号的处理过程

（装置测试的）方案阶段stage2（ofwaveenergyconvertertesting） 实验室中的中比尺模型测试。 注：方案阶段对应技术就绪水平的第4级，

（装置测试的）工程研制阶段stage3（ofwaveenergyconvertertesting） 实海况大比尺样机测试。 注：工程研制阶段对应技术就绪水平的第6级。

能量转换链 powerconversionchain;PC

由能量俘获机构、传动设备、储能设备、发电机及电力控制设备构成的能量转换系统。

下列符号适用于本文件。 Hm：由谱的零阶矩估算的有效波高值，单位为米（m) T。：能量周期，单位为秒(s） p:流体质量密度，单位为千克每立方米（kg/m²） 入。：能量波长，单位为米（m）

下列符号适用于本文件。 Hm：由谱的零阶矩估算的有效波高值，单位为米（m） T。：能量周期，单位为秒(s） p:流体质量密度，单位为千克每立方米（kg/m²） 入。：能量波长，单位为米（m）

本章描述了装置通过试验测试开展的阶段式开发方法。各阶段的主要目标是阶段门槛预设的 任务 造波水池（槽)中按比尺缩小的波浪条件宜覆盖拟投放海区的实际海况，包括其波谱特征。 图1为装置论证到运行维护与优化的整体过程。在进人下一阶段之前，各阶段均应根据特定目标 合理选择比尺。本章规定了论证阶段至工程研制阶段的适用范围与阶段门槛，用于指导装置开发从技 术就绪水平第1级升级至第6级。实海况测试阶段至运行维护与优化阶段主要针对实尺（或接近实尺） 的装置测试，不属于本文件讨论的范围

由于试验比尺依赖于装置类型、测试仪器精度甚至测试设备的可用性，因此，本文件不强制规定论 证阶段至工程研制阶段比尺的具体数值。 不同类型的装置对测试需求也有所不同，因此宜根据测试需求定制试验流程。针对论证阶段至工 程研制阶段，本文件推荐的测试试验均应在良好的实施背景下进行，并需要考虑安全性、可靠性等其他 设计原则。 在各组测试完成后进行阶段门槛校核时，应评估装置在进人下一阶段前是否已达到试验目标。根 据装置开发者提供的设计说明及其他相关标准，宜对各阶段工作的完成情况进行总体评价。 本章规定了各阶段用以评估装置性能的门槛标准，该标准需在进人下一阶段前完成。在各开发阶 段，相应的标准应为可适应特殊设计需求且具有高灵活性的总体框架。 由于可采用成本较低的理论、数值方法，在论证阶段，宜通过数次改进优化装置高效性、可靠性、安 全性及经济性。方案阶段的改进可能超过一次，而工程研制阶段（由于尽量减少改进引起的制作成本） 仅需改进一次

在装置模型各阶段测试结束之时，宜对其整体性能进行评估。装置的技术经济评价通常基于以下 三点展开： a）对测试结果进行分析； b）与设计说明进行比较； c）由业主或装置开发者组织专家评审会进行审查。 注：阶段门槛的流程信息详见附录B

各阶段评价标准应根据测试目标制定，并据此进行审查。当测试比尺扩大时，应增加模型或海试的 夏杂度，以得到更精确的结果，减少样机研发中的不确定性。阶段门槛标准应同时反映该类不确定性的 或少过程。 考核标准应包括： a）波能吸收性能； b）耐波性（运动性能）； c）系留性能； d）能量提取(PTO)系统荷载； e）极限状态验证。 注：物理模型试验常与数学模型联合用于装置研发，数学模型的验证标准一般与上述标准类似

论证阶段测试主要用于论证设计是否具有开发潜力并可能达到或过渡至技术就绪水平3级。该阶 段测试的关键目标是比选不同的初始设计。 注1：论证阶段的测试通常需考察多个装置形状，尚无须为实尺样机进行详细设计。 论证阶段测试主要包含3方面内容： a）概念验证：验证装置设计是否可按照其预想或说明的方式在波浪作用下工作（技术就绪水平

1级）； b）设计优化：在规则波与不规则波测试中逐步得到合适的装置形状； c）性能评价：根据最优能量提取系统设置，给出3种典型海况下装置性能的初始评价。 上述3方面内容均应作为论证阶段门槛的参考内容。 对于概念性论证，允许采用理想化模型进行测试，且应限制其自由度。 能量提取系统可采用简化但准确的替代机构，应在合适的工作范围内输出特征阻尼。 如果系泊运动不参与装置运动及能量转换，测试可采用常用的系泊系统。 在此阶段，不规则波波列可采用成熟的海洋波谱制作，如北海联合海浪计划（JONSWAP)谱与 JTS145—2—2013规定的波浪谱。 注2：在论证阶段，部分测试条件可能包含非自然分布特征。 该阶段的测试结果可作为实尺设计的重要参考，并为下阶段测试提供验证数据。

GBT 41368-2022 水文自动测报系统技术规范.pdf4.3.2论证阶段门槛

波能吸收应根据如下内容评价： a）功率响应传递函数（相似波高条件下的幅值响应算子)； b）基于最少3组海况给出的能量捕获性能估算； 耐波性应基于主导或相关自由度下的幅值响应算子进行评价。 如果可行，系留性能应基于系泊缆荷载的时程数据与相关内容的分析（如：幅值响应算子)进行 评价。

方案阶段测试的目的是对论证阶段识别出的装置设计方案进行全面评估。方案阶段测试可采用更 宽泛的设计参量。对于能量提取系统，应采用与论证阶段相似的性能评价指标。 方案阶段测试应针对如下关键目标： a）论证阶段结论验证：验证论证阶段得到的主要技术结论，识别两阶段间潜在的比尺问题； b）系留性能检验：验证系泊与锚定系统的实尺设计，评估系泊响应； c）装置性能：验证装置能量转换性能； d）装置运动学与动力学性能； e）生存性校验：引人风暴条件以验证生存性条件下的装置响应，识别装置的失效模式。 方案阶段中，如果可行，尽量采用大比尺试验以减少比尺效应影响；在部分试验中宜有选择地采用 柔性缆。 方案阶段测试中宜采用先进的能量提取系统模拟方法，以准确反映实尺机构的作用规律。如果评 估控制策略可行，可在测试中引人控制机构。 在适当考虑安全因素的前提下，方案阶段的中比尺测试数据可用于推求扩放至实尺的有效值。 试验数据应适于验证装置的数学或数值模型，且数据可外推到至少2处预投放点位。 为了验证论证阶段的结果，方案阶段的装置模型与波浪参数应接近论证阶段，并适用于方案阶段的 比尺。宜选取一组具有代表性的规则波与不规则波条件。在该波浪条件中，各参数（波高、波周期、能量 提取系统阻尼)范围应覆盖论证阶段的结论。在方案阶段的测试中，中比尺模型允许进行理想化处理， 用以比较论证阶段的结果。两个阶段模型设置中的所有偏差均应明确写入评价报告。

4.4.2方案阶段门槛

在方案阶段，宜以功率矩阵表征年发电量，并附投放点位的环境条件图表。该方法可更准确地计算 工作性能并对评价中的不确定性进行限制。 能量吸收评价应基于： a）功率响应传递函数（相似波高条件下的幅值响应算子）； b）至少15个标准海况条件下的功率捕获情况（功率矩阵）。 耐波性应基于主导或相关自由度下的幅值响应算子进行评价。 如果可行，系留性能应基于系泊缆荷载的时程数据与相关分析（如幅值响应算子)进行评价。

工程研制阶段测试的目的是在真实非受控海况条件下，采用亚原型尺度样机验证装置的整体性能， 识别并解决装置运行中的问题，以降低研发的技术与经济风险。测试程序宜聚焦于验证实海况下装置 的能量转换性能，也应根据设计说明包含其他验证工作。 针对不同的技术与工程问题，该阶段的大比尺模型测试在投放运行与环境监测等方面包含多个 目标： a）投放校验：实海况条件下的投放与回收程序； b）运行校验：验证非受控天气与海况条件下，装配电力负载的装置性能； c）生存性校验：验证失效缓解策略； d）电化学腐蚀校验：可采用合金材料制作装置，以检验电化学腐蚀与应力腐蚀裂痕的表征特性； e）疲劳（循环）应力评估：在循环应力可能影响整体系统寿命的点位进行测试（如安装传感器等）。 为实现该阶段的目标，测试应由室内实验室转至室外测试场。因此，海试程序应针对非受控条件而 具有鲁棒性及可调节性。测试比尺宜足够大，以保证装置中包含可运行的能量提取系统、储能系统、发 电及电力控制系统等，同时考虑下游电力消纳方法。必要时，可采用低额定功率的电网模拟器替代直接 并网。 测试场及装置比尺宜与锚泊水深、波高、周期及其他可能影响装置及其子系统安全的因素相匹配， 为保证研究结果可支持实尺样机开发，应开展工程研制阶段海试程序的综合设计。测试周期应足 够长，以便进行详细的试验后检查，以发现未来故障的表征。与原型相比，该阶段的测试结果可提供与 实尺样机同样有效的数据。

地下室及承台、底板施工方案4.5.2工程研制阶段门槛

该阶段门槛应包括： a) 2 能量提取系统的效率与控制策略的评估与验证； b）风 风险与安全管理的评估与验证； c) 功率矩阵的评估与验证； d) 环境影响评价； e）安装与维护程序及周期评估； f) 2 装配方法与成本评估； g) 2 系泊荷载与生存性评估。 注：部分验证工作通常在海试执行前进行。如：最终组装前在测试台架上评估能量提取系统效率及控制策略，