Оптимізація перемикання статичних програм регулювання потужності ЯЕУ з ВВЕР-1000 в перехідних режимах експлуатації

Abstract

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі підвищення конкурентоспроможності експлуатації ЯЕУ в енергетичній системі за рахунок пошуку оптимального режиму перемикання статичних програм регулювання при експлуатації на будь-яких рівнях потужності. Запропоновано імітаційну модель автоматизованої системи керування потужністю, яка заснована на перемиканні статичних програм регулювання за технологічними методами експлуатації енергетичного обладнання, що дозволило сформувати зміну поточної моделі програми регулювання при потужності об’єкта керування в діапазоні від 80 до 100 %. Отримала подальший розвиток багатозонна математична модель реактора з розподіленими параметрами, яка на відміну від відомих враховує поділ ядер 235U та 239Pu, а також розраховує аксіальний офсет як кількісну міру сталості реактора, глибину вигоряння палива, як міру ефективності експлуатації та пошкодження оболонок твелів, як міру безпеки експлуатації. Обґрунтована можливість безударного перемикання енергетичного обладнання в заданому діапазоні зміни навантаження за рахунок мінімізації цільової функції методами оптимізації, що забезпечує мінімізацію поточних зовнішніх та внутрішніх збурень. Це підвищує конкурентоспроможність ЯЕУ з ВВЕР-1000 на енергетичному ринку.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук по специальности 05.13.07 – автоматизация процессов управления. – Одесский национальный политехнический университет МОН Украины, Одесса, 2017. Диссертационная работа посвящена решению актуальной научно-технической задачи повышения конкурентоспособности эксплуатации ЯЭУ в энергетической системе за счет поиска оптимального режима переключения статических программ регулирования при эксплуатации на любых уровнях мощности. В работе предложена имитационная модель автоматизированной системы управления мощностью, которая основана на переключении статических программ регулирования по логической структуре объектно-ориентированного подхода. Построена информационная модель АСУ мощностью реакторной установки с ВВЭР-1000, модель состояний реактора и системы управления. Разработан технологический метод эксплуатации энергетического оборудования, что позволило сформировать смену текущей модели программы регулирования при мощности объекта управления в диапазоне от 80 до 100 %. Получила дальнейшее развитие многозонная математическая модель реактора с распределёнными параметрами, которая в отличие от известных учитывает деление ядер 235U и 239Pu, в состав которой входит идентифицирована модель управляющего воздействия, а именно переключение статических программ регулирования, что позволило контролировать изменение технологических параметров объекта управления и рассчитать аксиальный офсет, как количественную меру устойчивости реактора, глубину выгорания топлива, как меру эффективности эксплуатации и параметр повреждения оболочек твэлов, как меру безопасности эксплуатации. Синтезировано три отдельных одноконтурных АСР мощности с помощью которых поддерживается постоянной либо температура теплоносителя на входе в а.з., либо средняя температура теплоносителя, либо давление пара во втором контуре. Предложена целевая функция, позволяющая оптимизировать критерии эффективности работы ЯЭУ. Решена задача оптимизации переключений статических программ регулирования мощности за счет минимизации целевой функции, которая объединяет в себе такие характеристики, как экономичность и безопасность эксплуатации. Это позволило безударно переключать статические программы в течение топливной кампании реактора в суточном цикле изменения нагрузки, минимизируя текущие внешние и внутренние возмущения. Выбрав из предложенных историю нагружения ЯЭУ с ВВЭР-1000 возможно осуществить определённое количество переключенийэнергетического оборудования в зависимости от текущей статической программы регулирования мощности в течение 4-х летней кампании реактора, повысив тем самым безопасность и эффективность эксплуатации. Оптимизация целевой функции заключается либо в 11 переключениях между статическими программами Тср = const, Твх = const, Р2 = const в течение 1 месяца суточных маневров в начале каждого года топливной кампании, либо в 38; 65; 69; 75; 107 переключениях между статическими программами Тср = const и Твх = const в течение 4-х летней кампании при 2; 3, 4, 5, 6 месяцах маневров в начале каждого года, соответственно. Это позволит повысить конкурентоспособность украинских АЭС среди других источников выработки электрической энергии благодаря их маневренным возможностям и низкой себестоимости.

Dissertation for candidate of technical sciences (Ph.D.) degree by specialty 05.13.07 – automation of control processes. Odessa National Polytechnic University of Ministry of Education and Science of Ukraine, Odessa, 2017. The dissertation is devoted to the solution of the actual scientific and technical problem of increase the competitiveness of NPP operation in the power system by searching for the optimal switching regime for static control programs during operation at any power levels. The simulation model of the automated power control system, which is based on the switching of static control programs using technological methods of the power equipment operation, has been proposed. This allowed to form the change of the current model of the control program at the power of the control object in the range from 80 to 100 %. The multi-zone mathematical model of the reactor with distributed parameters has been further developed. It takes into account the division of 235U and 239Pu, and also calculates the axial offset as a quantitative measure of the reactor constancy, the fuel burn-up as a measure of the efficiency of operation and the damage of fuel element`s shell as a measure of safety operation The possibility of shock-free switching of power equipment in a given range of load variation is substantiated by minimizing the target function by optimization methods, which provides minimization of current external and internal disturbances. This enhances the competitiveness of NPPs with VVER-1000 in the energy market.