核电站蒸汽发生器水位模型预测控制方法研究

摘要

随着环境的日益恶化,核能以其清洁、高效等优点成为我国能源战略的重要组成部分之一.目前核能发电占总发电量不到3%.到2020年装机容量将从当前的约23GW增加到58GW,核电站发展前景广阔.蒸汽发生器SG(steam generator)作为核岛的主设备之一,它的液位控制好坏直接影响到核岛的安全运行,目前核电站SG液位普遍采用PID控制,由于SG是一个非线性、时变、非最小相位、存在假水位现象、小稳定裕度的复杂系统,所以在实际的运行中,PID的控制效果比较差.为了解决这些问题,本文对采用模型预测控制算法对SG液位进行控制的可行性进行了研究:首先根据现场机组实际的运行数据,应用浙江大学研发的FRONT-ID多变量闭环模型辨识软件建立SG被控对象数学模型,然后对现有SG液位控制系统的特点进行分析,最后运用MATLAB软件平台设计和搭建SG的MPC模型预测控制系统,并与PID控制系统进行仿真比较.仿真结果表明,MPC的控制效果要明显好于PID控制,减小了蒸汽发生器液位的波动,使蒸汽发生器的液位更好地跟踪设定值.