[發明專利]一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法

有效

• 申請號: 202110330163.6
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113139330B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 邢繼;王佳明;于沛;王建軍;周秀安;姚亦珺;李亞飛;趙斌;丁亮
• 申請（專利權）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G21D1/02;G06N3/12
• 代理公司: 核工業專利中心 11007
• 代理人: 莫丹

本發明屬于核電廠冷鏈相關系統優化設計及設備選型領域，具體涉及一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法，該方法包括以下步驟：步驟1，確定核電廠冷鏈系統主要設備及優化參數；步驟2，篩選改進型遺傳算法確定最優設計方案；步驟3，根據步驟2輸出的最優個體，完成關鍵設備及設計參數的選取，確定設備選型和系統配置方案。本發明解決了在確保核電廠運行安全性的前提下，將冷鏈系統整體成本最小化的技術問題，通過智能優化方式，提高設計工作效率，極大減少由于設計人員經驗不足導致的系統設計偏差，提高核電廠的安全性。

技術領域

本發明屬于核電廠冷鏈相關系統優化設計及設備選型領域，具體涉及一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法。

背景技術

目前國際上各大核電供應商基于已有三代核電技術的機型升級研發工作正在逐步開展。但是在研的先進壓水堆型號大部分是對現有型號的局部改進和優化，缺乏重大的技術突破或者革命性的技術創新。冷鏈系統是指核電廠在正常運行及事故工況下，將不用于發電的反應堆及設備發熱量導出到大氣或者海水的一系列系統，主要包含通風系統、冷凍水系統、設備冷卻水系統和重要廠用水系統等，這些冷鏈系統容量設計對電廠安全和經濟性起著至關重要的作用。

由于冷鏈系統牽涉到的專業極為復雜，各專業及各設計階段的工作互相影響，需要反復進行迭代計算。通常存在以下突出問題：系統設計過于倚重設計經驗，人為因素占主導地位；設備設計過于保守，系統設計裕量過大；設計評定基準只考慮是否滿足要求，而非采用科學的方法確定最佳設計方案。根據電廠運行經驗反饋，部分設備長期在低于設計負荷30％的工況下運行。過度冗余的設計容量，在布置空間、設備采購、供電供氣等方面都會額外增加成本，同時也對設備的安全運行造成影響。在確保安全的前提下確定經濟性最優的系統方案和設備配置，是優化配置的關鍵。但目前的公開文獻中僅有少數對于單個設備或系統的優化方案，缺少冷鏈系統的相互影響及整體優化的全面、詳細、系統性的分析及優化配置方法。

決策算法是基于數學模型對對象特征進行描述，尋找一個最佳的方案的計算方法，包括單純形法、遺傳算法、蟻群算法等。遺傳算法是一種啟發式優化算法，通過模擬生物在自然界中染色體的復制、交叉、變異等一系列變化過程，并將這種染色體的行為抽象成數學模型，應用到對實際問題的求解過程中，來實現對最優化問題的求解。冷鏈系統具有涉及設備多、設備參數耦合性強、各系統配置相似、天生具有并行性等特點，因此可以利用遺傳算法對冷鏈系統進行整體優化。

但遺傳算法也存在一下缺點：由于遺傳算法的隨機搜索特性，容易陷入局部最優解，造成算法早熟，無法達到全局最優；傳統遺傳算法中交叉率、變異率等參數取值只能依靠經驗，算法搜索速度慢。因此需要根據冷鏈系統配置的特點對遺傳算法進行優化，提供一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法，來解決現有技術存在的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法，解決了在確保核電廠運行安全性的前提下，將冷鏈系統整體成本最小化的技術問題。

實現本發明目的的技術方案：

一種基于改進型遺傳算法的核電廠冷鏈系統配置方法，該方法包括以下步驟：

步驟1，確定核電廠冷鏈系統主要設備及優化參數；

步驟2，篩選改進型遺傳算法確定最優設計方案；

步驟3，根據步驟2輸出的最優個體，完成關鍵設備及設計參數的選取，確定設備選型和系統配置方案。

所述的步驟1包括以下步驟：

步驟1.1，確定核電廠冷鏈系統之間關鍵設備的關聯，確定熱量傳遞路徑；

步驟1.2，明確步驟1.1中核電廠冷鏈需優化系統和設備的主要輸入參數及取值范圍；

步驟1.3，確定步驟1.2中給出的輸入變量與核電廠冷鏈系統經濟性之間的中間變量及傳遞函數；