[發明專利]一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法及系統

有效

• 申請號: 202110304107.5
• 申請日: 2021-03-22
• 公開（公告）號: CN113094976B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 孫培偉;張琪;魏新宇
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法及系統，分析核電廠蒸汽發生器仿真模型參數敏感性；模擬真實核電廠蒸汽發生器在實際運行過程中的數據采集過程或直接采集核電廠的實際觀測值；將核電廠蒸汽發生器仿真模型參數按照敏感性指數大小進行排列和評估，通過多項式擬合待同化參數與核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的映射關系作為觀測算子；建立不確定度數據庫；利用不確定度數據庫和實際觀測值構造代價函數，使用遺傳算法計算代價函數，獲得優化的待同化參數，將優化參數帶入蒸汽發生器仿真模型，當蒸汽發生器仿真模型輸出水位達到收斂精度后實現數據同化。本發明有助于蒸汽發生器的維護和運行。

技術領域

本發明屬于反應堆工程技術領域，具體涉及一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法及系統。

背景技術

核反應堆技術的發展為人類獲取清潔高效的能源提供了可靠的解決方案。在壓水堆核電廠中，蒸汽發生器是連接一回路與二回路的能量轉換設備，其安全運行對于核電廠至關重要。蒸汽發生器仿真模型是了解蒸汽發生器熱工水力動態特性變化的重要方法，已在蒸汽發生器特性研究和水位調節中得到廣泛應用。

蒸汽發生器仿真模型中存在的不確定性，主要可以歸納為：現有蒸汽發生器仿真模型結構不能真實反映蒸汽發生器在實際運行時的熱工水力過程；蒸汽發生器內部現象之間的確定性聯系很復雜，模型采用大量的數學物理方程去近似模擬其聯系；蒸汽發生器仿真模型沒有考慮，蒸汽發生器在實際運行過程中傳熱管熱垢等導致的設備性能變化對蒸汽發生器的影響。

壓水堆核電廠蒸汽發生器仿真模型的模型參數通常采用手工法進行調整。手工法帶有一定的主觀性，與專家經驗以及對蒸汽發生器模型結構的理解程度有關。同時，蒸汽發生器仿真模型模型參數復雜多樣，同時具有強耦合，非線性的特點。因此，依據專家經驗的手工調整模型參數往往不能真實蒸汽發生器仿真模型中模型參數的實際變化。

數據同化是一種將各種不同數據信息合理有效地融合在一起以獲得對狀態最為準確估計的數學方法。數據同化作為聯系數值模型與觀測數據的紐帶，其不僅可以確定數值模型的初始參數和初始條件，還可以估計和優化模型的狀態參量以及模型參數。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法及系統，利用敏感性分析方法和不確定分析方法確定模型參數的敏感度與不確定度，利用數據同化方法實現對模型參數的調整、優化以及預估，大大提高仿真模型的精度與預估效果。

本發明采用以下技術方案：

一種壓水堆核電廠蒸汽發生器數據同化方法，包括以下步驟：

S1、分析核電廠蒸汽發生器仿真模型參數敏感性，獲得核電廠蒸汽發生器仿真模型參數對蒸汽發生器仿真模型水位的一階敏感性指數與全局敏感性指數；

S2、模擬真實核電廠蒸汽發生器在實際運行過程中的數據采集過程或直接采集核電廠的實際觀測值；

S3、將步驟S1的核電廠蒸汽發生器仿真模型參數按照敏感性指數大小進行排列和評估，通過多項式擬合待同化參數與核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的映射關系作為觀測算子；計算各待同化參數的不確定度，以及待同化參數兩兩交互對核電廠蒸汽發生器仿真模型輸出的不確定度，建立不確定度數據庫；

S4、利用步驟S3建立的不確定度數據庫和步驟S2得到的實際觀測值構造代價函數，使用遺傳算法計算代價函數，獲得優化的待同化參數，將優化參數帶入蒸汽發生器仿真模型，當蒸汽發生器仿真模型輸出水位達到收斂精度后實現數據同化。

具體的，步驟S1具體為：