基于遗传算法的核电二回路热力系统热经济分析及优化

摘要

核电站的机组建站成本高昂，系统复杂，建造期限长，对安全运行的要求也十分严格。在对其二回路热力系统的计算过程中，仅仅从第二定律角度分析出发，已经不能够准确反映出核电站二回路的运行状况。随着我国经济的不断发展，能源日益短缺，如何高效合理的利用核能已经成为我国经济发展的重要因素。应用遗传算法对核电站二回路进行热经济优化，从热力学和经济学两方面对大亚湾核电二回路热力系统进行了分析，旨在降低运行成本，改善环境，具有工程实际意义。
　　本文以1000MW大亚湾核电二回路热力系统为研究对象，首先采用投资成本建模方程对系统的各个设备进行了投资成本建模，在确定各支流的火用值后，计算了各个设备的燃料值和产品值；其次，利用热经济学成本平衡方程，对各个设备进行了热经济方程建模，并利用 Matlab编程，对二回路热力系统进行了热平衡计算，分别计算出各支路的火用流值；再者，根据热经济平衡方程，对系统中各个设备进行了热经济建模，并将66个方程转化为系数矩阵，通过奇异矩阵分解法解出各个支流的火用成本，求出火用损失成本，在分析过程中发现，蒸汽发生器、二级高压缸汽轮机、二级、四级低压缸汽轮机火用损失成本/投资成本的值较大，具有优化潜力；最后，在热经济计算的基础上，针对核电二回路重要设备的热力参数进行了热敏感度分析，并对所选优化参数做了具体的分析，指出各个参数在全局优化过程中所适用的范围。本文在热经济计算的基础上，在核电站的28个优化参数的基础上，应用遗传算法编程，对系统中各个设备的投资成本、火用损失成本之和的目标函数进了迭代优化。
　　优化后，针对汽轮机机组、加热器组、蒸汽发生器以及冷凝器的优化参数变化、投资成本、火用损失成本的优化结果进行了分析比较。分析得出：经过遗传算法优化，二回路热力系统中各个设备的火用效率均有不同程度的提高；同时，汽轮机低压三级机组的投资成本和火用损失成本在可运行的参数范围内，都有明显的变化，达到了很好的优化效果。优化前系统的总成本为712910$/s（美元/秒），优化后的总成本为657760$/s，总投资成本下降了7.74％。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外相关研究现状

1.3 本文的主要内容

第2章 遗传算法基本理论

2.1遗传算法介绍

2.2 遗传算法理论

2.3 遗传算法的基本原理实现方法

2.4 本章小结

第3章 核电二回路热力系统热经济分析

3.1 大亚湾核电站二回路热力系统热力系统

3.2 二回路热力系统设备经济成本模型及燃料产品定义

3.3 大亚湾核电二回路热力系统热经济性分析

3.4本章小结

第4章 基于热经济算法的敏感度分析

4.1蒸发器发生出口温度敏感度分析

4.2 高压汽轮机组进口温度敏感度分析

4.3 高压汽轮机绝热效率敏感度分析

4.4 低压汽轮机组进口温度和压力敏感度分析

4.5 低压汽轮机绝热效率敏感度分析

4.6加热器组端差敏感度分析

4.7本章小结

第5章 核电二回路热力系统热力参数优化结果分析

5.1 大亚湾核电站优化参数选取

5.2 主要参数对比

5.3 汽轮机级机组优化结果对比

5.4 加热器组优化前后结果对比

5.5 冷凝器、蒸汽发生器以及排污扩容器优化前后结果对比

5.6 二回路热力系统优化结果对比

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢