ICS 07.060;27.180 CCS F 14 中华人民共和国国家标准 GB/T 42331—2023 潮流能发电装置技术成熟度评估导则 Directives for technology readiness assessment of tidal current energy generators 2023-07-01实施 2023-03-17发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 42331—2023 目 次 前言 引言 1 范围 规范性引用文件 2 3 术语和定义 般原则 5 等级界定 评估维度 6 7 等级条件 8 阶段评估 评估步骤 9 附录A（资料性） 技术分解结构示例 附录B（资料性） 技术成熟度评估报告 10 附录C（资料性） 技术成熟度等级标志性验证科目示例 12 参考文献 13 GB/T 42331—2023 前 言 本文件按照GB/T1.1一2020《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。 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。 本文件由中华人民共和国自然资源部提出。 本文件由全国海洋标准化技术委员会（SAC/TC283）归口。 本文件起草单位：国家海洋技术中心、哈尔滨工程大学。 本文件主要起草人：方芳、汪小勇、周虹丽、姜波、武贺、孙科、周庆伟、方般洲、吴国伟、张榕、侯二虎 白杨、毕大勇、孟洁、蔡晓晴、丁杰、朱丽宁。 II GB/T423312023 引言 潮流能发电装置技术成熟度评估是在我国大力推进潮流能资源开发和示范工程建设的背景下，基 于潮流能行业发展和技术创新的需求，充分运用技术成熟度理论，结合潮流能发电装置研发和管理方面 的经验总结出来的一套评估方法和流程，用以规范装置研发程序，树立阶段评估意识，防范新技术研发 的风险，促进潮流能产业化及工程化应用。 V GB/T 42331—2023 潮流能发电装置技术成熟度评估导则 1范围 本文件确定了潮流能发电装置技术成熟度的等级，描述了评估维度、等级条件、阶段评估和评估 步骤。 本文件适用于潮流能发电装置研发各阶段的技术成熟度评估工作， 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，注日期的引用文 本文件。 GB/T25389.2—2018风力发电机组永磁同步发电机第2部分：试验方法 CB/T3958一2004船舶钢焊缝磁粉检测、渗透检测工艺和质量分级 JB/T10194—2000风力发电机组风轮叶片 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 潮流能发电装置 tidal current energy generator 从潮流中捕获能量并将其转换成电能的装置。 3.2 评估维度 assessmentdimension 用于评估潮流能发电装置技术成熟度等级的某个重要方面。 3.3 叶轮impeller 由叶片等部件组成的将水能转换成机械能的转动件。 3.4 技术成熟度等级 technologyreadinesslevels;TRL 用于衡量技术成熟程度的尺度。 4一般原则 潮流能发电装置技术成熟度评估宜遵循以下原则。 a) 适时性原则：结合潮流能发电技术在研发各个阶段的特点和要求，组织开展阶段评估工作，以 避免转阶段带来的风险。 b)‘ 客观性原则：依据技术成熟度等级条件制定的评估准则，充分反映潮流能发电技术的产生、发 展与应用情况，减少主观因素的影响。 1 GB/T42331—2023 c） 科学性原则：技术成熟度评估准则，方法和步骤要科学合理，规范实用，能够反映潮流能发电装 置的真实技术状态。 等级界定 5 潮流能发电装置技术成熟度等级分为9级，每个等级的界定见表1。 表1潮流能发电装置技术成熟度等级界定 技术成熟度等级 等级界定 1 完成潮流能发电装置技术的概念验证 2 完成基本结构、基本功能/性能分析及验证 3 完成一定比例尺模型在实验室环境下的验证 4 完成原理样机在模拟测试环境下的验证 5 完成试验样机在高逼真测试环境下的验证 6 完成工程样机在陆上测试环境及海上典型测试环境下的验证 7 完成全比例实型机在海上典型测试环境下的验证 8 最终装置通过实海况验证 9 装置以其最终的产品形式通过经济性验证 评估维度 6 6.1 综述 评估维度代表可获取的工程技术信息的多个方面，具有可扩展性，可根据实际情况进行扩展。潮流 能发电装置的技术成熟度等级宜基于以下3个评估维度信息进行评估： a）设计； b）制造； c）验证。 6.2 设计维度 潮流能发电装置的设计除了要求技术的设计功能、性能外，还宜考虑形态特征，不同比例缩尺的模 型应根据最终装置的容量确定模型的比例缩尺并进行尺度效应分析。 a) 一定比例尺模型宜选用1：100～1：25比例缩尺； b) 原理样机宜选用1：25~1：10比例缩尺； c) 试验样机宜选用1：10～1：2比例缩尺； d) 工程样机宜选用1：2～1：1比例缩尺； e) 全比例实型机； f) 最终装置。 注：尺度效应是指由于装置的模型与最终装置之间不能完全满足相似条件而产生载荷特性差异的现象。 2 GB/T423312023 6.3制造维度 潮流能发电装置的制造应考虑材料选取、工艺质量控制等内容。 材料选取满足装置运行的力学性能要求、腐蚀性能要求及防海生物附着要求等。 a） b）工艺质量控制包括关键或者重要部件、主体结构、功能模块（通用机械、电气控制系统）和整机 等，控制内容如下： ·关键或重要部件的工艺质量控制，例如叶轮的叶片，应按JB/T10194一2000中12.5的要 求通过相关检测； 焊接质量、重要焊接规格等应通过相关检测，并符合CB/T3958一2004中附录A、附录B 的要求； ·通用机械的工艺质量控制，包括基础与支撑结构、系泊系统、传动系统等按照批准图纸、图 表、说明书等工艺技术文件制造、安装，并通过相应的强度、水密及效用试验等检测； ·电气控制系统的工艺质量控制，包括发电机、控制系统等按照批准图纸、图表、说明书等工 艺技术文件制造、布置安装并通过相关检测。例如发电机的检测应符合GB/T25389.2- 2018中5.7、5.10,5.12、5.13的要求； 整机组装完成后，整机质量应通过相应的密性试验或其他代替试验的检测。 注：关键或重要部件是指对潮流能发电装置的功能、性能、可靠性等产生重要影响的部件，例如装置的能量捕获部 件、能量转换部件等。 6.4验证维度 潮流能发电装置在何种环境中测试验证代表着此项技术的应用级别，测试内容可根据具体装置研 发情况进行调整，具体的测试验证环境和主要验证内容如下。 a）实验室环境：针对技术概念的关键功能或特征、关键技术参数开展数值模拟。适用于一定比例 尺模型测试，验证模型的主要功能、性能，例如叶轮模型的功率曲线、流体动力载荷特性等。 b) 模拟测试环境：模拟最终装置实际布放海域的浪、流、偏转性、不对称性等关键要素的环境，例 如水槽测试环境。适用于原理样机测试，模拟测试环境宜考虑对阻塞效应修正。 c) 高逼真测试环境：模拟最终装置主要运行需求的测试环境，例如三维水池测试环境、湖面拖电 测试环境或海上试验场等。适用于试验样机的测试，完成主要功能模块的性能验证，例如验证 叶轮在不同流速下的输出功率。高逼真测试环境宜考虑对阻塞效应修正。 L(p 陆上测试环境：包括功能模块的单项功能测试和陆上联调测试，如下： ·功能模块的单项功能测试：发电机模块、控制系统模块、电能转换模块等完成检验； ·陆上联调测试：适用工程样机下海前对驱动装置、叶轮、发电机组、电能转换模块等的联轴 盘车测试和通风测试等。 海上典型测试环境：满足最终装置主要运行需求的测试环境，例如海上试验场，适用于工程样 e) 机及全比例实型机测试，完成连续稳定运行的验证及主要功能模块测试，如下： 全比例实型机在海上典型测试环境中连续稳定运行测试，时间3个～6个月； ·叶轮的性能测试，叶轮在不同流速下的输出功率，验证性能与设计值是否相符； ·发电机的性能测试，主要包括机组输出功率的测试，得到功率曲线和能量转换效率； ·控制系统功能测试，验证最优效率控制的实现； 。结构强度测试，验证结构的海况适应性。 f）实海况：最终装置实际布放海域，应对实际布放海域开展环境资料调查，例如风、浪、流等历史 资料、海底地质勘察、海域水深测量等，确定装置布放海域的基本要求和装置布放朝向等。 3