[发明专利]一种压水堆核电厂蒸汽发生器数据同化方法及系统

说明书

本发明公开了一种压水堆核电厂蒸汽发生器数据同化方法及系统，分析核电厂蒸汽发生器仿真模型参数敏感性；模拟真实核电厂蒸汽发生器在实际运行过程中的数据采集过程或直接采集核电厂的实际观测值；将核电厂蒸汽发生器仿真模型参数按照敏感性指数大小进行排列和评估，通过多项式拟合待同化参数与核电厂蒸汽发生器仿真模型输出的映射关系作为观测算子；建立不确定度数据库；利用不确定度数据库和实际观测值构造代价函数，使用遗传算法计算代价函数，获得优化的待同化参数，将优化参数带入蒸汽发生器仿真模型，当蒸汽发生器仿真模型输出水位达到收敛精度后实现数据同化。本发明有助于蒸汽发生器的维护和运行。

技术领域

本发明属于反应堆工程技术领域，具体涉及一种压水堆核电厂蒸汽发生器数据同化方法及系统。

背景技术

核反应堆技术的发展为人类获取清洁高效的能源提供了可靠的解决方案。在压水堆核电厂中，蒸汽发生器是连接一回路与二回路的能量转换设备，其安全运行对于核电厂至关重要。蒸汽发生器仿真模型是了解蒸汽发生器热工水力动态特性变化的重要方法，已在蒸汽发生器特性研究和水位调节中得到广泛应用。

蒸汽发生器仿真模型中存在的不确定性，主要可以归纳为：现有蒸汽发生器仿真模型结构不能真实反映蒸汽发生器在实际运行时的热工水力过程；蒸汽发生器内部现象之间的确定性联系很复杂，模型采用大量的数学物理方程去近似模拟其联系；蒸汽发生器仿真模型没有考虑，蒸汽发生器在实际运行过程中传热管热垢等导致的设备性能变化对蒸汽发生器的影响。

压水堆核电厂蒸汽发生器仿真模型的模型参数通常采用手工法进行调整。手工法带有一定的主观性，与专家经验以及对蒸汽发生器模型结构的理解程度有关。同时，蒸汽发生器仿真模型模型参数复杂多样，同时具有强耦合，非线性的特点。因此，依据专家经验的手工调整模型参数往往不能真实蒸汽发生器仿真模型中模型参数的实际变化。

数据同化是一种将各种不同数据信息合理有效地融合在一起以获得对状态最为准确估计的数学方法。数据同化作为联系数值模型与观测数据的纽带，其不仅可以确定数值模型的初始参数和初始条件，还可以估计和优化模型的状态参量以及模型参数。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种压水堆核电厂蒸汽发生器数据同化方法及系统，利用敏感性分析方法和不确定分析方法确定模型参数的敏感度与不确定度，利用数据同化方法实现对模型参数的调整、优化以及预估，大大提高仿真模型的精度与预估效果。

本发明采用以下技术方案：

一种压水堆核电厂蒸汽发生器数据同化方法，包括以下步骤：

S1、分析核电厂蒸汽发生器仿真模型参数敏感性，获得核电厂蒸汽发生器仿真模型参数对蒸汽发生器仿真模型水位的一阶敏感性指数与全局敏感性指数；

S2、模拟真实核电厂蒸汽发生器在实际运行过程中的数据采集过程或直接采集核电厂的实际观测值；

S3、将步骤S1的核电厂蒸汽发生器仿真模型参数按照敏感性指数大小进行排列和评估，通过多项式拟合待同化参数与核电厂蒸汽发生器仿真模型输出的映射关系作为观测算子；计算各待同化参数的不确定度，以及待同化参数两两交互对核电厂蒸汽发生器仿真模型输出的不确定度，建立不确定度数据库；

S4、利用步骤S3建立的不确定度数据库和步骤S2得到的实际观测值构造代价函数，使用遗传算法计算代价函数，获得优化的待同化参数，将优化参数带入蒸汽发生器仿真模型，当蒸汽发生器仿真模型输出水位达到收敛精度后实现数据同化。

具体的，步骤S1具体为：