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GB／T 39569-2020 潮流能资源评估及特征描述.pdf

国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会

GB/T395692020

微科厂房安装工程施工组织设计GB/T 395692020

潮流能资源评估及特征描述

本标准给出了基于估算或直接测量来分析和描述理论潮流能资源的方法，可用于估算潮流能资源 并预测每个潮流能转换装置位置的年发电量。 本标准适用于潮流能发电工程建设前期阶段。 本标准适用于可布放潮流能转换装置阵列的海域，其中包括受潮汐影响的河口地区。

GB/T37551界定的术语和定义适用于本文件

GB/T 395692020

对于目标区域，在不同阶段，基于速度概率分布计算的年发电量的准确度或不确定度的要求不同。 评估潮流能资源时，宜根据分析的内容和目标采用不同的方法。资源评估分为宏观选址阶段和微观选 址阶段。在宏观选址阶段，一般针对整个河口或水道。在微观选址阶段，重点放在宏观选址阶段中已选 择的开发区域。阶段划分及具体要求见表1。 随着资源评估阶段的推进，宜采用以下方法降低资源评估的不确定度： a） 在更长的时间或周期内进行测量或建模分析； 6） 使用新增的或更高质量的测量数据； ） 按7.3中介绍的合适模型； 在时间和空间上采用更高的分辨率； e） 使用改进的边界条件； f 使用改进的建模技术，

5.1.2第一阶段：宏观选址

第一阶段的主要任务是明确研究区域内潮流能资源的储量和特性。第一阶段估算得到的潮流能资 源理论蕴藏量有助于评估在研究区域内布放潮流能转换装置阵列的可行性

第二阶段的主要任务是生成指定开发区域详细、准确的潮流能资源信息以估算年发电量，用于潮流

专换装置阵列的 取的影响。该阶段宜考惠现 不确定度

不同的项目规模以及评估阶段（宏观选址或微观选址）对潮流能资源评估要求不同。可利用直接测 量的数据或水动力数值模型得到的数据评估年发电量（见8.4和8.5）。 总装机容量不超过5MW或者能量提取不超过理论蕴藏量2%的项目，对当地海域的水动力环境 影响很小，年发电量可由静态流速剖面仪直接测量数据，并按8.2.3提出的调和分析方法估算。使用该 方法时应在每一个潮流能转换装置位置处测量数据。这类项目的年发电量也可使用水动力数值模型计 算。如果收集的数据表明潮流能转换装置宜布放在与静态流速面仪采集数据不同的位置，应在新位 置采集数据或通过建模得到数据。 总装机容量超过5MW或者能量提取超过理论蕴藏量2%的项目，应使用测量数据验证后的水动 力数值模型评估年发电量。在此过程中，首先需要明确模型必要的输入数据（见7.2）。数值模型的选取 见7.3。根据选取的数值模型整理所需的信息，如果模型输入数据不全，应按照第6章的规定补充。模 型的准确性可按7.4的规定来判别。在宏观选址阶段，可用模型输出结果生成速度概率分布图以计算 年发电量。在微观选址阶段，与现有资源理论蕴藏量（见7.6)相比，如果能量提取占比较低，可直接采用 数值模型模拟结果。否则，模型宜考虑能量提取带来的影响，得到准确的速度概率分布以估算年发电量。 诸如可接受的环境效应等外部制药因素会对实际可用资源的估算造成影响，不在本标准讨论范围 之内。但是，本标准的建模方法可用于评估潮流能转换装置布放引起的潮汐特性、潮流和底部泥沙运动 的变化等影响，且可为环境研究提供所需的数据。估算潮流能资源时，宜与相关监管机构商议确定需考 虑的外部制约因素。 在各资源评估阶段，模型验证和现场调查要求宜见表2。表2给出了不同阶段的工作内容及相关 的章条号。

表2模型验证和现场调查要求

对于使用水动力数值模型提供的速度概率分布图计算年发电量的项目，应用现场潮流观测数据率 定和验证水动力数值模型。现场潮流观测包括天文潮、可能影响潮流能资源评估的非潮汐低频过程（例 如：风暴潮、余流和分层流）和高频过程（例如：端流）。对于总装机容量不超过5MW的项目，现场测量 数据可用来绘制速度概率分布图以直接估算各台潮流能转换装置的年发电量，

水动力数值模型的水深测量数据分辨率见7.2.1。 应控制已获取的水深数据的质量。如果使用已有数据，应审核原始数据的观测技术及其适用性，该 数据宜谨慎使用。如果需要开展水深测量以补充和拓展目标区域的已有数据，水深测量工作报告应符 合GB/T12763.10的要求。根据测量的水深数据绘制水深地形图，每次测量宜提供下列信息： a）测量日期； 测量方法； c） 数据的不确定度； d) 地理坐标系与投影坐标系： e） 水深测量期间的潮位观测方法及潮位数据； 高程基准，宜采用1985国家高程基准： g 校准方法； h）电子版数据。 如果测量数据与已有历史数据同时使用，测量数据宜与历史数据有重叠部分，以便验证两者的关 联性。

应掌握工程海域潮汐特征和潮流垂分布及时间变化特征，宜至少包含典型日、月、年的潮位、流 速、流向的时间变化过程曲线。在不同的评估阶段，可分别根据观测数据直接生成或由调和分析软件分 析预报实测数据得到的资料绘制这些图表。 可利用本海域已有的长期潮汐数据。应确定目标区域内所有潮位站和潮流站的潮汐特性。如需其 他位置的潮位数据，应按照GB/T12763.10中的相关方法进行潮位观测（见6.3.3），宜评估其不确定度。

6.3.2数据质量评估

可按GB/T27418的规定开展潮流数据的总体评估。测量数据的不确定度可根据流速剖面仪制造 商提供的误差范围加以评定，该方法仅适用于恒定深度的均匀流，或按GB/T27418提供的使用多次测 量数据的标准差描述测量不确定度的方法来评定。针对潮周期过程出现几分钟的大范围漩涡或几秒钟 需流的工程海域，宜简要说明在平均时间段内速度测量数据的标准差，以针对不均匀潮流的不确定度提 供一种定性评估。

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据，潮位数据也用于定义、细化或确认模型开边界条件。潮位开边界条件所需的站位数量取决于模拟区 域的复杂程度和开边界的长度。验证所需的潮位站数量取决于模拟区域的范围、连通水道的数量、任何 封闭海湾以及建模区域内连接外海的水道范围。 每个站位的数据应包括： a）地理位置； b）测量日期及测量时长； c）观测方法； d）校正分析及对数据的校正； e） 潮差和高程基准； 潮汐分潮调和常数，包括所有重要分潮的振幅和迟角； 潮位数据的质量控制信息，包括可靠数据的百分比，标注或删除异常数据，数据的质量保证/质 量控制措施。 工程海域的水深岸线地形图应标注潮位站位置，确定同一坐标系下的具体坐标。应明确潮位高程 基准与平均海平面关系，以便于水动力数值模型的潮位验证

6.3.4走航式潮流观测

在第一阶段宜采用船载ADCP对拟选工程场址开展走航式潮流观测。虽然走航式潮流观测数据 无法确定各级流速年分布，但是可结合水动力数值模型提供工程海域的潮流时空分布特征，该数据可用 于模型验证或指导6.3.5中定点潮流观测的站位选址。走航式潮流观测过程中宜同步观测海洋气象。 其他位置可实施走航式潮流观测以辅助水动力数值模型开边界设置或关键动力过程海域的水动力数值 模型验证。走航式潮流观测应考虑规模（走线间隔）、水深地形和工程海域范围。 宜至少在典型大潮周期内实施走航式潮流观测（见6.3.1）。如无法在一次大潮过程中获得完整数 据，可利用其他可用数据插值获取。在可能的情况下，典型小潮周期内也宜实施走航式潮流观测，以识 别大潮和小潮间的潮流显著变化特征（例如，涡结构的空间范围）。

6.3.4.2潮流变化特征观测

走航式潮流观测应在一个全日潮或半日潮周期内利用调查船在水道断面上实施往复测量，确定测 线上每段海域的流速、流向时间变化特征。每条走线航次的时间间隔应小于1.5h，宜控制船速以平衡 潮流观测水平分辨率与覆盖区域 走航式潮流数据应根据水平单元和垂向单元分组处理，垂向单元可取1m，水平单元可取25m～ 50m。流速剖面仪的设定宜确保每个水平单元内至少包括一组潮流观测记录。水平单元的尺度应能 分辨出调查海域内显著的潮流水平分布特征。 对于宽阔海峡或布放大规模潮流能转换装置的工程海域，应采用多船同步走航式潮流观测，或在不 同的潮周期内开展多次观测。25m～50m级别水平单元的海域走航式潮流观测应采用具有底跟踪功 能的流速面仪。大水深海域宜采用低频流速剖面仪（如300kHz），以及更大的垂向单元和水平单元。 宜谨慎使用走航式潮流观测数据。 应对比由走航式潮流观测数据与水平网格约50m或更高分辨率的水动力数值模型刻画的潮流空 间分布特征，

6.3.4.3观测数据输出

每组潮流观测应记录以下信息：

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观测时间，由年、月、日、小时、分和秒表示； 位置坐标（坐标系统应与6.2中水深数据所用系统一致）； 经校正后的三个速度分量（笛卡尔坐标系，r、y、之坐标，向上为正）； d) 流速剖面仪制造商提供的设备测量精度（例如，信噪比和速度误差）； 流速剖面仪设置的起始层水深（底层单元）和终止层水深（顶层单元）； f) 潮位（格式同6.3.3）； g）观测船的水平定位准确度和不确定度

6.3.4.4结果数据要求

6.3.5定点潮流观测

于潮流水 动力数值模型的率定和验证，或结合潮流能转换装置功率曲线直接计算各台潮流能转换装置的年发电 量，或用于计算分潮调和常数。流速剖面的测量可按GB/T12763.2的相关规定进行。 潮流观测设备宜同时记录潮位数据和潮流数据，为模型率定和验证提供辅助信息。 观测时间宜选择气象因素影响小的时段，

6.3.5.2观测站位数量和位置

6.3.5.2.1概述

根据评估阶段和规模确定定点潮流观测的站位数量和位置。如观测数据用于直接计算年发电量： 观测站位应设置于潮流能转换装置的拟布放位置，垂向测量范围应覆盖转换装置的能量捕获区，测量时 长应不少于90d。 工程观测海域的多个测站的观测时间宜有重叠，以确保不同测站数据间具有较强相关性

6.3.5.2.2第一阶段：宏观选圳

拟开发的工程海域的定点连续观测应至少布放1个站位，观测时长不少于15d，计算的调和分潮不 少于6个(K1、O1、M2、S2、M4、MS4)。 观测站位选址应有利于水动力数值模型率定和验证，宜选取潮流能转换装置的拟布放站位。为了 提供/校验数值模型的边界条件或模型率定和验证，可在模拟区域内远离拟定场址的位置开展现场 观测。 定点站位选取应考虑潮流漩涡对潮流能转换装置所在工程海域的影响。 辅助定点站位选择的水深数据应具有足够水平分辨率，选址应避免水深变化剧烈的海域，宜选择无

障碍物或水深无突变的区域。如需开展水深测量，宜符合6.2的规定

6.3.5.2.3第二阶段：微观选址

根据潮流能开发规模，短期定点潮流观测的站位应布放于潮流能转换装置阵列所在海域，宜覆盖转 换装置阵列范围，观测时长应不少于35d。如有可能，宜在工程海域内开展长期定点潮流观测，以便利 用经验证的水动力数值模型有效评估潮流能转换装置阵列的可能年发电量，数据来集时间宜不少于 90d，采集频率高于第一阶段。 潮流测量设备的数量和布局应考虑局部地形和水深的变化。对于小型潮流能转换装置阵列，设备 宜布放于阵列的中心区域（或在关键代表位置）；对于中型或大型潮流能转换装置阵列，宜基于能表征潮 流能转换装置阵列区域内流场空间变化的水动力数值模型确定设备数量，

6.3.5.3潮流变化特征又

如果实测潮流数据用于率定和验证水动力数值模型，第一阶段的观测时长应不少于15d，第二阶段 的观测时长应不少于35d。如果用于直接计算年发电量（结合潮流能转换装置功率曲线），观测时长应 不少于90d。各潮流记录应为2min～10min瞬时潮流观测的平均值（以滤除观测数据中的大部分 流影响）。输出结果的时间间隔宜为10min的整数倍（与年发电量计算相一致）。在电池寿命和存储空 间允许范围内，采样频率宜选择最大值，最小采样频率为20s一次。 流速数据宜划人不同的垂向单元，分辨率取决于所采用的设备和水深；各时刻、各单元的潮流测量 记录宜采用潮流三分量和水深表示（即东分量u，北分量，垂向分量w，水深z），宜在报告中描述潮流 数据的处理方法。 垂向单元的起始深度宜尽量靠近海床，量测范围覆盖整个水深范围。 低采样频率的长期潮流观测数据适用于潮流能资源评估和潮流水动力数值模型验证。高采样频率 的短期潮流观测数据提供了一般仅用于潮流能转换装置设计的高频潮流变化特征信息。 对于潮差大或海表动力过程强烈（如波浪）的位置，应谨慎处理靠近表层的垂向单元。 流速剖面仪布放过程中，应记录其朝向、校正偏角和偏移量以及设备姿态（横摇、纵摇），评估布放过 程中发生的设备偏移对潮流数据精度的影响。 流速剖面仪的支架设计宜尽量减小磁偏转角影响（即使用不含铁的材料），安装于支架内的单元宜 实施罗盘校准。 数据分析宜排除因质量控制剔除数据量超过5%的垂向单元。这种情况通常出现在靠近海面处， 尤其在大潮差的位置。

东银广场二期工程空调工程施工组织设计5.3.5.4测量数据输出

潮流观测设备参数、设置参数等测量方法应予以记录，并包括以下信息： 测量位置（坐标系统应与6.2中水深数据所用系统一致）； 6） 测量时间，由年、月、日、小时、分和秒表示； 数据校准信息； d）所有垂向单元的速度分量（东分量u，北分量，垂向分量w）； 流速剖面仪制造商提供的设备测量精度（例如，信噪比和速度误差） 流速剖面仪的姿态信息，可用于处理过程中解释、校正和剔除数据； 流速剖面仪朝向； 流速面仪设置的起始层水深（底层单元）和终止层水深（顶层单元） ） 工程项目图基准面的总水深和潮位。

6.3.5.5结果数据要求

各定点潮流观测站位的成果数据应包含以下信息： a） 站位坐标及站位分布图（与水深地形图共同绘制），坐标系统应与6.2中水深数据所用系统 一致。 b）测量日期和测量时长。 c）测量过程中的最大和最小潮差，宜与年（或18.6年)最大和最小潮差相比较。 d 流速剖面仪设备精度及不确定度（例如，信噪比和速度误差）。 e） 最大潮流统计值。 测量期间的垂向平均潮流过程序列和潮位过程序列。 g 流速剖面在时间和深度上的平均值记录：对于涨潮和落潮期间，流速大于0.5m/s的数据，应 处理成每小时的平均值记录；可按设备固有的垂向单元记录数据，必要时可手动处理成更大垂 向单元的平均值记录（一般区间间隔/深度比不大于5%）。 h）调查期间出现的任何问题的详细记录，以及对潮流观测数据的任何操作和调整记录。 罗盘的校准过程和校准结果。 潮流观测数据的质量控制信息，包括可靠数据的百分比，标注或删除异常数据，数据的质量保 证/质量控制措施。 垂向平均流速可通过顶层垂向单元（假设其上为常数）和底层垂向单元（假设其下为0）的线性插值

气象数据可用于估算海面风和气压对资源评估的影响（见7.4.3）。报告中应记录气象站的位置、测 量时间和数据质量控制信息；如果实测数据不全【冀】12D6：照明装置，可采用数值模拟和卫星遥感相结合的方法得到相关 数据。

6.4.1.2风场数据

按7.4.3的规定确定水动力数值建模的风场数据需求，如需实测风场数据，应按GB/T18451.2的 规定进行。