一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法技术

本发明专利技术提供了一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法，该方法包括以下步骤：首先，确定所需评价的方案，然后使用系统仿真软件建立相应的模型；根据所构建的模型确定优化目标和评价指标；然后，基于计算流体力学仿真和多目标优化算法，对布雷顿循环进行优化设计，并得到相应的优化解集；接着，使用四种多属性决策方法从解集中获取折衷解；采用泰勒图对四个折衷解进行评估，以确定唯一的最优结果；然后对每个评价指标进行定量化

【技术实现步骤摘要】
一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法


[0001]本申请涉及动力循环
，尤其涉及核能布雷顿循环优化和评价的设计方法
。

技术介绍

[0002]随着全球经济的不断发展和人口的快速增长，对能源需求量的增加已成为一个不可避免的趋势
。
同时，传统化石燃料的使用导致的环境问题也逐渐凸显，因此开发清洁
、
高效的替代能源显得尤为重要
。
核能作为一种潜力巨大的清洁能源，在全球范围内备受关注
。
作为一种清洁
、
高效的能源形式，核能具有较大的潜力和应用前景
。
然而，传统的核能发电技术在燃料利用率和能量转换效率等方面存在诸多缺陷和挑战
。
针对这些问题，布雷顿循环技术应运而生
。
[0003]布雷顿循环是一种基于汽轮机的热力学循环，通过核反应堆产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮机发电
。
与传统的核燃料杆技术相比，布雷顿循环可以使用更广泛的燃料形式，并提高燃料利用率和系统紧凑性
。
此外，该技术还可以实现高效率
、
多回路
、
低温差热力循环，提高核能发电站的功率输出和经济性
。
[0004]目前，核能布雷顿循环技术已经得到了长足的进展和应用
。
例如，美国
、
俄罗斯
、
法国等国家均已建设或在规划中建设多个布雷顿循环电站
。
同时，随着计算机仿真和计算流体力学技术的不断发展和应用，布雷顿循环的建模
、
优化和评估也已经变得更加精细和可靠
。
在未来，核能布雷顿循环技术将会继续受到关注和支持，并成为清洁能源领域的重要组成部分
。
但是，作为未来实现碳中和的重要技术，却缺乏了一套系统性的建模
、
优化
、
决策
、
评价的方法
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术存在的不足，本申请的目的在于提出一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法，根据已知的核反应堆的类型和循环的布置方式，利用建模
、
挑选指标
、
多目标优化
、
多属性决策和评价，实现方案的优化和最优方案的选择
。
为达到上述目的，本申请提出的一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法，包括：方案层
、
模型层
、
指标层
、
优化层
、
决策层和目标层
。
[0006]方案层包括：反应堆类型和系统布局方式，反应堆类型有钠冷快堆
、
气冷快堆
、
熔盐堆
、
铅冷快堆，系统布局方式有简单回热循环
、
再压缩循环
、
再热循环
、
中冷循环；模型层包括：热力学模型
、
水力热交换模型
、
技术经济性模型；指标层包括：安全性
、
紧凑性
、
热力性和经济性；其中安全性包括自然预防能力和自然缓解能力；紧凑性包括单位净输出功换热面积和汽轮机特征尺寸；热力性包括净输出功
、
热力学效率和㶲效率；经济性包括投资成本
、
单位净输出功成本
、
生命周期发电成本和内部收益率；优化层包括：确定目标函数，非支配排序算法优化，获取优化后的每个方案的目标解集；决策层包括：
Shannon
熵
、
修正
TOPSIS、LINMAP
和
AHP
四种决策方案，以及泰勒图评估方案；目标层包括
G1+TOPSIS
综合评价
模型
。
同时，通过系统仿真和实验验证，进一步检验和改进设计方案，并从发电厂提取问题并为其提供实践指导
。
[0007]在一些实施例中，所述方案层，通过理论分析和实际应用考虑不同情形，并确定最终的系统布局和核反应堆类型
。
[0008]在一些实施例中，所述模型层，基于计算流体力学仿真和分子动力学模拟，对布雷顿循环进行精细化建模，并得到相应的性能参数
。
[0009]在一些实施例中，所述指标层，对优化目标和评价指标进行定义和量化，所涉及到的指标均由模型层获取
。
[0010]在一些实施例中，所述优化层，通过优非支配排序算法对系统进行改进，目标函数为热力学效率和生命周期平均电力成本
。
[0011]在一些实施例中，所述决策层，依据不同因素的重要性和关联性制定决策策略，以支持整个优化过程
。
[0012]在一些实施例中，所述目标层，通过综合分析各评价指标得到整体评价结果，并根据结果对优化方案进行调整
。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]（1）通过多层次的设计和优化，可以综合考虑多个关键指标，通过非支配排序算法和综合评价模型，得到较为完整和准确的优化结果
。
[0015]（2）综合采用了多种决策方案，并进行了泰勒图评估，能够提高决策的可信度和透明度，降低决策的风险
。
[0016]（3）综合考虑了热力学模型
、
水力热交换模型和技术经济性模型，比较全面地反映了系统性能和经济效益
。
[0017]（4）该方法将理论计算和实验验证相结合，并考虑了发电厂实际的需求和问题，能够为实践提供较为实用的指导
。
[0018]附图说明
[0019]图1为本申请提出的一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法流程图
。
[0020]图2为本申请实施例中的四种布雷顿循环布置方式
。
[0021]图3为本申请实施例中的帕累托前沿图和四种多属性决策点
。
[0022]图4为本申请实施例中的泰勒图评价四个折衷解以获取最优解的示意图
。
[0023]图5为本申请实施例中的
G1+TOPSIS
多指标综合评价流程图
。
具体实施方式
[0024][0025]下面结合附图对本专利技术作进一步解释说明，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请做出一些非本质的改进和调整
。
但应该清楚，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列
。
[0026]实施例
[0027]在本实施例中，首先从电厂中提取的问题为，如何选择一个高效且经济的核能发电系统方案
。
然后确定了设计中的方案层，其包括：反应堆类型和系统布局方式，反应堆类
型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于核能布雷顿循环优化和评价的设计方法，其特征在于：包括方案层
、
模型层
、
指标层
、
优化层
、
决策层和目标层；方案层包括：反应堆类型和系统布局方式，反应堆类型有钠冷快堆
、
气冷快堆
、
熔盐堆
、
铅冷快堆，系统布局方式有简单回热循环
、
再压缩循环
、
再热循环
、
中冷循环；模型层包括：热力学模型
、
水力热交换模型
、
技术经济性模型；指标层包括：安全性
、
紧凑性
、
热力性和经济性；其中安全性包括自然预防能力和自然缓解能力；紧凑性包括单位净输出功换热面积和汽轮机特征尺寸；热力性包括净输出功
、
热力学效率和㶲效率；经济性包括投资成本
、
单位净输出功成本
、
生命周期发电成本和内部收益率；优化层包括：确定目标函数，非支配排序算法优化，获取优化后的每个方案的目标解集；决策层包括：
Shannon
熵
、
修正
TOPSIS、LINMAP
和
AHP
四种决策方案，以及泰勒图评估方案；目标层包...

【专利技术属性】
技术研发人员：程勇锋，袁天心，谭思琪，童文才，李成蹊，郭飞飞，张娜，
申请(专利权)人：华东交通大学，
类型：发明
国别省市：