一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法及系统，所述方法包括：对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；按照预设规则获得本步长电气量数据；对压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型进行求解，获得计算参数；利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算，输出所述最终汽门输出功率即为压水堆核电机组一、二回路系统传递功率；所述方法及系统通过拟合主蒸汽及给水的比焓，同时考虑旁排与机组热效率，采用计算单位时间内焓降的办法，解决了现有电力系统中核电机组模型一、二回路系统传递功率难以准确计算的问题，提升了核电模型的仿真精度。

【技术实现步骤摘要】
一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法及系统
本专利技术涉及电力系统领域，更具体地，涉及一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法及系统。
技术介绍
当前，我国核电发展迅速，根据国家核电中长期发展规划，到2020年，中国核电在运装机容量将达5800万千瓦，在建容量则达3000万千瓦，核电装机占比将从2015年的1％提升至2020的5％。随着核电在电力系统中比重的逐渐加大，特别是随着东部沿海地区大型核电基地的逐步投运，电网运行将会出现许多新的问题。由于核安全与电网安全均有重大的社会政治影响，必须深入研究核电机组接入电网以后的动态特性，确保两者都能安全稳定运行。作为我国主流核电的压水堆核电机组，按其原理可分为相互隔绝的两个部分，即用核裂变生产蒸汽的一回路系统和利用饱和湿蒸汽推动汽轮机做功发电的二回路系统。其中，一回路是核电机组区别于常规机组主要所在；二回路系统的功能则与常规机组大致相同，但具有主蒸汽参数低、焓降小、湿度和流量大等特点。为了准确反映核电机组在扰动下的动态特性，需要建立一、二回路系统间传递功率的详细数学模型。但用于电网稳定仿真的核电机组模型主要关注一回路系统的建模研究，对于二回路系统的建模有两种方式。其中一种方式是根据热工原理进行精确建模，但这种模型过于复杂，计算量过大，尤其当核电在电网中占到一定比例时，难以在电力系统仿真程序中实际应用。另一种方式也是目前主流的方式，则是基于火电机组模型，采取参数实测的方式进行建模，甚至直接采用火电模型代替。由于未能考虑一、二回路系统间的功率传递特点，这些模型的误差较大，难以准确反映实际机组的动态特性。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
存在的现有对于压水堆核电机组的仿真模型并不能完全模拟核电机组特性，未能考虑到一、二回路系统间的功率传递，使得模拟误差较大的问题，本专利技术提供了一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法及系统；所述方法及系统通过对核汽轮机饱和湿蒸汽的特点，通过拟合主蒸汽及给水的比焓，同时考虑旁排与机组热效率，采用计算单位时间内焓降的办法，实现了对核蒸汽供应系统与原动机间传递功率的准确模拟，所述一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法包括：对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；按照预设规则获得本步长电气量数据；对压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型进行求解，获得计算参数；所述计算参数包括蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts、汽轮机有效蒸汽需求系数kse以及汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算；进一步的，所述利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算，包括根据所述计算参数计算对应步长内的蒸汽比焓、给水比焓以及总蒸汽流量；进一步的，所述蒸汽比焓的计算方法包括：获得所述计算参数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts；拟合核电汽轮机主蒸汽比焓与温度之间的变化关系，并获得拟合系数k0、k1、k2、k3；根据温度计算所述蒸汽比焓值hs；同时考虑到压力因素，所述计算公式为：进一步的，所述总蒸汽流量的计算方法包括：获得汽轮机额定主蒸汽流量fstmn以及所述计算函数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中汽轮机有效蒸汽需求系数kse和汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；计算汽轮机主蒸汽流量fstm1；所述主蒸汽流量的计算方法为fstm1＝ksefstmn；计算实际总蒸汽流量fstm，所述总的蒸汽流量fstm为所述汽轮机主蒸汽流量与所述旁排系统蒸汽流量之和；进一步的，所述给水比焓的计算方法包括：获得总蒸汽流量fstm；采用分段方式拟合蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，计算得到拟合系数k4、k5；计算蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓的计算方式为：hw＝k4+k5fstm；根据所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓计算经过惯性环节、送往蒸汽发生器参与二回路计算的实际给水比焓hin为：进一步的，所述最终汽门输出功率的计算方法包括：根据本步长电气量数据中的上一步长二回路功率以及机组热平衡图获得二回路热效率η；获取二回路的蒸汽比焓hs、给水比焓hin、汽轮机主蒸汽流量fstm1以及汽轮机额定功率PM0；所述最终汽门输出功率PGV的计算公式为：进一步的，所述计算参数通过对所述一回路系统模型以及二回路系统模型进行交叉迭代求解获得；进一步的，所述本步长的电气量数据由上一步长内包括计算参数以及最终汽门输出功率的参数根据设定的数值积分算法计算获得；所述压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型根据本步长的电气量数据求解。所述一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟系统包括：初始化单元，所述初始化单元用于对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；电气量数据计算单元，所述电气量数据计算单元按照预设规则计算本步长的电气量数据；模型计算单元，所述模型计算单元用于对压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型进行求解，获得计算参数；所述计算参数包括蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts、汽轮机有效蒸汽需求系数kse以及汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；综合计算单元，所述综合计算单元用于利用所述模型计算单元输出的计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算；进一步的，所述综合计算单元用于根据所述计算参数计算对应步长内的蒸汽比焓、给水比焓以及总蒸汽流量；进一步的，所述综合计算单元用于计算所述蒸汽比焓；所述综合计算单元根据所述计算参数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts，拟合核电汽轮机主蒸汽比焓与温度之间的变化关系，并获得拟合系数k0、k1、k2、k3；所述综合计算单元根据温度计算所述蒸汽比焓值hs；所述计算公式为：进一步的，所述综合计算单元用于计算所述总蒸汽流量；所述综合计算单元根据汽轮机额定主蒸汽流量fstmn以及所述计算函数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中汽轮机有效蒸汽需求系数kse和汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2，计算汽轮机主蒸汽流量fstm1；所述主蒸汽流量的计算方法为fstm1＝ksefstmn；所述综合计算单元用于计算实际总的蒸汽流量fstm，所述总的蒸汽流量fstm为所述汽轮机主蒸汽流量与所述旁排系统蒸汽流量之和；进一步的，所述综合计算单元用于计算所述给水比焓；所述综合计算单元获取主蒸汽流量fstm，采用分段方式拟合蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，计算得到拟合系数k4、k5；所述综合计算单元用于计算蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓的计算方式为：hw＝k4+k5fstm；所述综合计算单元根据所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓计算经过惯性环节、送往蒸汽发生器参与二回路计算的实际给水比焓hin为：进一步的，所述综合计算单元用于根据本步长电气量数据中的上一步长二回路功率以及机组热平衡图获得二回路热效率η；所述综合计算单元用于计算所述最终汽门输出功率PGV；所述最终汽门输出功率PGV的计算公式为：其中，hs为蒸汽比焓、hin为给水比焓、fstm1为汽轮机主蒸汽流量、PM0为汽轮机额定功率；进一步的，所述模型计算单元通过对所述一回路系统模型以及二回路系统模型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法，所述方法包括：对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；按照预设规则获得当前步长内的电气量数据；对压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型进行求解，获得计算参数；所述计算参数包括蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts、汽轮机有效蒸汽需求系数kse以及汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算；所述最终汽门输出功率即为压水堆核电机组一、二回路系统传递功率。

【技术特征摘要】
1.一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟方法，所述方法包括：对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；按照预设规则获得当前步长内的电气量数据；对压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型进行求解，获得计算参数；所述计算参数包括蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts、汽轮机有效蒸汽需求系数kse以及汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算；所述最终汽门输出功率即为压水堆核电机组一、二回路系统传递功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述利用所述计算参数对压水堆核电系统模型中最终汽门输出功率进行计算，包括根据所述计算参数计算对应步长内的蒸汽比焓、给水比焓、汽轮机主蒸汽流量以及总蒸汽流量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述蒸汽比焓的计算方法包括：获得所述计算参数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中蒸汽发生器二回路侧的蒸汽温度Ts；拟合核电汽轮机主蒸汽比焓与温度之间的变化关系，并获得拟合系数k0、k1、k2、k3；根据温度计算所述蒸汽比焓值hs；同时考虑到压力因素，所述计算公式为：4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述总蒸汽流量的计算方法包括：获得汽轮机额定主蒸汽流量fstmn以及所述计算函数中所述压水堆核电机组二回路系统模型中汽轮机有效蒸汽需求系数kse和汽轮机旁排系统蒸汽流量fstm2；计算汽轮机主蒸汽流量fstm1；所述主蒸汽流量的计算方法为fstm1＝ksefstmn；计算实际总蒸汽流量fstm，所述总的蒸汽流量fstm为所述汽轮机主蒸汽流量与所述旁排系统蒸汽流量之和。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述给水比焓的计算方法包括：获得总蒸汽流量fstm；采用分段方式拟合蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，计算得到拟合系数k4、k5；计算蒸汽发生器二回路侧给水比焓hw，所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓的计算方式为：hw＝k4+k5fstm；根据所述蒸汽发生器二回路侧给水比焓计算经过惯性环节、送往蒸汽发生器参与二回路计算的实际给水比焓hin为：6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述最终汽门输出功率的计算方法包括：根据本步长电气量数据中的上一步长二回路功率以及机组热平衡图获得二回路热效率η；获取二回路的蒸汽比焓hs、给水比焓hin、汽轮机主蒸汽流量fstm1以及汽轮机额定功率PM0；所述最终汽门输出功率PGV的计算公式为：7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述计算参数通过对所述一回路系统模型以及二回路系统模型进行交叉迭代求解获得。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述本步长的电气量数据由上一步长内包括计算参数以及最终汽门输出功率的参数根据设定的数值积分算法计算获得；所述压水堆核电机组的一回路系统模型以及二回路系统模型根据本步长的电气量数据求解。9.一种压水堆核电机组一、二回路系统传递功率模拟系统，所述系统包括：初始化单元，所述初始化单元用于对所述压水堆核电机组参数进行初始化设置；电气量数据计算单元，所述电气...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国旸，宋新立，李颖慧，刘涛，叶小晖，苏志达，王毅，李霞，戴汉扬，刘文焯，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院有限公司，国家电网有限公司，国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11