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GB／T 41088-2021 海洋能系统的设计要求.pdf简介：

GB/T 41088-2021《海洋能系统设计要求》是一部关于海洋能（如潮汐能、波浪能、海流能、温差能等）利用的国家标准，它对海洋能系统的规划设计、设备选型、安装施工、运行管理等各个环节提出了详细的设计要求。以下是一些关键要点的简介：

1. 适用范围：该标准适用于海洋能的开发、利用和管理，包括但不限于海洋能发电站、海洋能转换设备、储能系统等。

2. 安全性要求：强调了海洋能系统的安全设计，包括设备的抗腐蚀、抗海浪冲击、防雷击等措施，以及应急处理和灾难恢复机制。

3. 环境适应性：根据海洋环境的特殊性，提出了系统设计应考虑的环境因素，如海洋水文、气候、生物影响等，以减少对海洋生态的影响。

4. 技术性能：规定了海洋能系统的性能指标，如发电效率、稳定性和可靠性等，以及与电网的连接和并网要求。

5. 管理与维护：强调了系统运行的监控、维护和管理，包括远程监控、故障诊断和预防性维护等。

6. 标准规范：要求设计和施工过程中遵守国家和国际相关的标准和规范，确保系统的质量和性能。

该标准的发布，旨在促进我国海洋能产业的健康发展，提高海洋能系统的整体技术水平和管理水平。

GB／T 41088-2021 海洋能系统的设计要求.pdf部分内容预览：

6.3.9其他环境条件

影响海洋能转换装置生存能力的其他环境条件还包括：气温、湿度、空气密度、太阳辐射、雨、冰 和冰，化学活性物质，机械活性物质，引发腐蚀的盐度，悬浮颗粒、静电以及水的密度、黏度、酸度 还需考虑诸多气候条件同时出现的可能性

本章规定了载荷工况和设计载 图4给出了载荷评估过程流程图

图4通过载荷工况确定设计载荷的流程图

智能建筑实施与设计的重点、难点总体论述表3应考虚的载荷类型

7.3设计状态和载荷工况

海洋能转换装置的设计寿命可由一组涵盖海洋能转换装置可能遇到不同条件的载荷工况来表征。 如表4所示，应根据环境条件（见第6章）、设计类型（见7.3.3)和设计条件（见7.3.7）的组合确定载荷工 况。本条描述了海洋能转换装置的设计载荷工况。7.3.2给出了环境条件的组合。所有可能出现的相 关载荷工况应与控制和安全系统结合在一起考虑。极端环境条件的组合应考虑重现期为50年整体的 极端环境的作用。

7.3.2波浪、海流、风、水位和冰相互作用

表4不相关极端工况的极端极限状态组合

7.3.3设计类型和设计

表5中规定了海洋能转换装置设计类型（正常，极端，非正常，运输和安装），这些设计类型和相关的 设计条件（见7.3.7）代表各种载荷工况应考虑的条件

表5设计类型和设计条件

表5设计类型和设计条件（续）

Z7.3.4.2极端极限状态（ULS

极端极限状态（ULS)是指结构处于失效的临界点时所处的状态， ，通常对应结构最大承载能力。极 端极限状态应在极端情况下进行模型分析，模型应处于正常或是空转模式，且没有失效。确定极端极限 状态时，以下失效模式应予以考虑： 刚体结构整体或部分失去静平衡（如翻倒或倾覆）； 因超过极限强度或极限形变造成结构关键部件失效； 结构几何变形（倒塌或变形过大）； 结构失稳（屈曲等）； 系泊失控（自由漂移）； 沉没

7.3.4.3疲劳极限状态（FLS）

疲劳极限状态（FLS)与循环载荷效应相一致，包括以下状态！ 因循环载荷造成的累积破坏； 结构完整性降低超出许可的安全系数范围，

7.3.4.4操作极限状态(SLS)

活如下情形： 影响结构或非结构组件功能的变形或运动； 对维护人员产生不适、影响非结构部件和设备（尤其是发生共振)的过度振动； 降低结构持久性及影响结构或非结构组件正常使用的局部损伤（包括裂纹）； 降低结构持久性并影响结构和非结构部件性能和几何参数的腐蚀； 操作超过设备极限的运动。

7.3.4.5偶然极限状态（ALS）

7.3.5分项安全系数

极端极限状态（ULS)下的载荷分项安全系数定义为载荷类型（7.2）和设计类型（7.3.3）的组合，具体 可参见表6。载荷分项安全系数：应考虑载荷发生的概率，并且在给定概率下不会超过某些极限值。 载荷分项安全系数反映了载荷的不确定性及其发生的概率（如正常和极端载荷）、载荷偏离特征值的可 能偏差及载荷模型的准确性（如重力或水动力）。如果不同来源的载荷可以相互独立确定，应为每种载 荷选用相应载荷类型和设计类型的分项安全系数。多数情况下，尤其是当不稳定加载导致动态载荷 影响，载荷来源不能相互独立确定。在这种情况下，应采用对应载荷类型及设计类型最不利的分项安全 系数丫f。 疲劳极限状态、操作极限状态和偶然 安全系数Y均为1.0

6设计类型极端极限状态载荷分项安全系数

对于未经称重确定的质量。 海洋能转换装置工作在结构共振士5%以内（应符合附录B的规定） 。显著减轻总载荷响应的预应力和重力载荷是有利载荷

制定载荷分项安全系数的目的是为了达到SL2的安全水平。该系数是基于海洋石油和风能行 业的经验制定的，尚未针对海洋能转换装置系统进行校准。 若制造商和业主按照第5章内容约定了不同的目标安全级别，载荷分项安全系数应相应地 调整。 多数新技术是未经验证的，因此表6中的载荷分项安全系数可相应调大

7.3.6载荷工况建模与仿真

一旦定义了一组载荷工况，就可以利用数值模型仿真或实验测试来确定特征载荷。数值仿真或实 验测试应能对由海洋能捕获机构、能量提取系统和系泊系统组成的设备进行建模。数值仿真应通过求 解MEC的控制运动方程进行时域模拟分析，其方程数与自由度数一致。除确定求解方法外，还应考虑 环境条件的随机性，如端流与不规则波。 采用动态仿真或测试时，这些工况的载荷数据总周期应足够长，以确保特征载荷效应评估的统计可 靠性。 对于潮流能转换装置的“正常”和“极端”类型的载荷工况（如发电），对仿真中考虑的每个平均 流速，至少需要6个10min的随机仿真。为此可使用约束波方法。 一一对于波浪能转换装置的“正常”和“极端”类型的载荷工况，对仿真中考虑的每个海况，至少需要 6个3h的随机仿真。若设计者能够证明估算出的极限响应相比3h仿真所获相应的值更为 保守，则可放宽上述要求，采用较短的仿真。为此可使用约束波方法，

载荷分项安全系数基于设计载荷工况（DLC)矩阵中设计类型、设计条件和极限状态的组合。载荷 工况矩阵如表7和表8所示。对于每种设计类型（正常、极端、非正常和运输)都规定了一组设计条件 运行、停车、故障等）和设计载荷工况。对于每种设计载荷工况，也都定义了需考虑的极限状态和环境 条件。 表7和表8分别规定了波浪能转换装置和潮流能转换装置相关设计载荷工况的基本组合。 如其他实际组合导致更大的负载，则也应作为一种设计载荷工况来考虑。 表7和表8中的环境条件宜用一组离散值表示，但分辨率应确保计算的准确性。 在设计载荷工况的定义（见7.3.7.2～7.3.7.13)中，参考了第6章环境条件的相关内容。在所有设计 条件下，设计者应确保所考虑的正常海况的数量和分辨率足以满足与海洋气象参数长期分布有关的疲 劳损伤要求

表7波浪能转换装置设计载荷工况

表8潮流能转换装置设计载荷工况（续）

表8潮流能转换装置设计载荷工况（续）

7.3.7.2运行(DLC1.1至DLC1.3）

此外，在分析运行载荷时应考虑与理论最佳运行状态的偏差，如朝向误差（如潮流能转换装置）和控 制系统的延时。 该设计条件包括波浪和水动力扰动（海流)引起的载荷。对于波浪能转换装置应假定其处于正常海 况（OSS）状态，潮流能转换装置应考虑标准湍流模型（NTM）。 对于DLC1.1，应根据场址的海洋参数的长期联合概率分布，选择每个正常海况的有义波高，谱峰 周期和方向及相关的平均流速。（一般用散点图表示）。 对于DLC1.2（潮流能转换装置)应选择发电过程中允许的最大正常海况的有义波高和谱峰周期。 皮浪方向应以30°的步长在0°至360°范围内取值。 DLC1.3（潮流能转换装置）体现对极端瑞流条件产生最大载荷的要求

7.3.7.3带故障运行（DLC2.1至DLC2.3）

7.3.7.4启动（DLC3.1至DLC3.2)

.3.7.5停车（DLC4.1至DLC4.2）

7.3.7.6紧急停车（DLC

该设计条件包括手动启动应急关机按钮。在这种载荷工况下，能量提取系统应被置于停车状态（或 海洋能转换装置在没有制动装置下空转）

7.3.7.7停车和生存工况(DLC 6.1至 DLC 6.

该设计条件下海洋能转换装置停车，能量提取系统处于静止或空转状态。在某些设计条件，海洋

转换装置可能处于运行状态并接入电网。这些设计条件应考虑至少50年重现期的极端环境条件。 潮流能转换装置模拟应采用稳态海流模型或漏流模型进行估算响应。若使用瑞流模型，应采用全 动态模拟来估算响应。若使用稳态海流模型，应根据准稳态分析估算响应，并对动态响应进行适当 修正。 此外，应考虑规则波或不规则波海况。若考虑不规则波海况，应采用全动态模拟来估算响应。若考 虑规则波，应根据准稳态分析估算响应，并对动态响应进行适当修正。 推荐将不规则波用于具有适当控制和能量提取系统设置的整体水动力载荷和运动。规则波更适合 特定的现象，如碎击和破碎波。 波浪能转换装置应考虑重现期50年的有效波高，潮流能转换装置应考虑重现期50年的平均流速

7.3.7.8停车和生存工况（DLC6.3）

该设计条件下能量提取系统单元在正常环境条件下处于待机模式（静止或空转）。 应假定不规则海况。应根据场址的海洋参数的长期联合概率分布JB∕T 12672-2016 土方机械 液压油应用指南，选择每个正常海况的有义波高、 谱峰周期与方向及相关的平均流速。设计者应确保所考虑的正常海况的数量和分辨率足以满足与海洋 气象参数长期分布有关的疲劳损伤要求

该设计条件应考虑因能量提取系统单元出现故障导致海洋能转换装置偏离正常运行而停车。若其 他故障导致海洋能转换装置在停车状态下偏离正常行为，宜考虑可能的后果。设计者宜考虑停车故障， 其中应包括在恶劣条件下无法停车的工况。 该故障条件应与极端环境条件相结合，重现期为1年。 若电网发生故障且无备用电力供应或穴余电源，则在负荷预测中应考虑机械制动和安全系统的保 障，并应对此类电网故障的可能性和可能的持续时间进行调查和考虑。海洋能转换装置的安全性应独 立于电网。 该类型的设计条件应采用稳态流模型或瑞流模型。若使用瑞流模型，应采用全动态模拟来估算响 应。若使用稳态海流模型，应根据准稳态分析估算响应，并对动态响应进行适当修正， 此外，应考虑规则波或不规则波海况。若考虑不规则波海况，应采用全动态模拟来估算响应。若考 虑规则波，应根据准稳态分析估算响应，并对动态响应进行适当修正。 对于波浪能转换装置，应考虑重现期为1年的有义波高；对于潮流能转换装置，应考虑重现期为 1年的平均流速

7.3.7.10运输、安装和维护（DLC8.1至DLC8.2

宜考虑海洋能转换装置长期未完全安装或未连接电网的情况。尽管其期限长短可视具体情况而 定，但指导期限一般为3个月， 在海洋能转换装置附近，船舶作业的最大允许有义波高或流速应在《运维手册》（O&M)中注明 运维手册中还应规定船舶不准许靠近作业的区域。 有关运输，安装和维护的更多信息，见第12章

7.3.7.11失稳，水密封完整性，泄漏

7.3.7.12定位失效

02-ZY-建筑-蓝宝书.pdf7.3.7.13地震、海啸

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