一种核能供热机组堆机功率匹配方法及系统与流程

本发明属于核能供热领域，特别涉及一种核能供热机组堆机功率匹配方法及系统。

背景技术：

1、核能因其高效的综合能源利用率、可再生能源消纳率，逐渐成为今后能源发展的主要方向之一，为了持续开发核电机组调峰潜力，提升核电机组运行灵活性，近年来，核能供热逐渐成为行业内研究的一个热点。从《ap1000核电机组供热方案研究及分析》一文可以看出核能供热正逐步由小范围供热转变为对多用户供热，供热负荷在整个热负荷中的占比越来越高，多用户也增加了热负荷变化的多样性和不确定性。

2、与常规热电联产机组“以热定电”的模式不同，核电机组均为抽凝机组，因此背压机组运行方式不适用于核电机组。纯凝汽式机组进行供热改造后，原纯凝汽式运行模式将被部分抽汽+凝汽式的热电联供运行模式替代。在热电联供模式下，由于引入了供热负荷，原表征二回路汽轮发电机组发电负荷的第一级压力曲线将被新的二回路总负荷(供热+发电)“曲线”修正，形成新的堆机协调控制方式。采用基于抽汽流量的第一级压力曲线修正方案，由于流量测量的精确度，也无法准确反应二回路总负荷。核电机组由于其特殊性，建设或改造周期较长，规划供热与实际供热区域可能存在较大的差异，受供热区域限制，抽汽量变化倍比可能达到5-10，抽汽量的不同，热负荷投切或机组故障时，机组功率的差异，相应的控制和保护措施也不尽相同。

3、常规机组采用负荷控制与机前压力相结合的供热控制方法，是基于机前压力不变的前提，常规机组运行与“定-滑-定”模式，在机组稳态负荷运行期间，机前压力保持恒定有利于汽轮发电机组和锅炉之间的协调和能量平衡，因此常规机组引用采用机前压力控制的方式是可行的。但核电机组二回路的蒸汽压力随着核功率的提升而降低，因此，稳态运行期间，机前压力是变量，因此无法直接引入机前压力作为负荷控制或者堆机功率匹配的手段。如何在无法准确测量抽汽流量的情况下，通过引入相应的闭环反馈环节，修正第一级压力需求值，从而使汽轮发电机组功率与核岛反应堆功率保持平衡是一个需要去解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述问题，一方面本发明公开了一种核能供热机组堆机功率匹配方法，所述匹配方法包括：

2、获取第一级压力测量值并计算堆机功率偏差；

3、根据所述堆机功率偏差和第一级压力测量值计算得到机侧功率需求值；

4、根据所述机侧功率需求值匹配堆机功率。

5、进一步地，所述计算堆机功率偏差包括计算汽轮发电机组电功率测量值和汽轮发电机组电功率设定值之间的偏差；以及汽轮发电机组电功率测量值和反应堆功率之间的偏差。

6、进一步地，计算所述汽轮发电机组电功率测量值和汽轮发电机组电功率设定值之间的偏差之前进行负荷调节，所述负荷调节包括以下步骤：

7、确定汽轮发电机组电功率设定值并获取汽轮发电机组电功率测量值；

8、计算汽轮发电机组电功率设定值与汽轮发电机组电功率测量值之间的第一偏差；

9、将所述第一偏差与负荷偏差设定值进行比较；若所述第一偏差在负荷偏差设定值以内，则负荷调节过程完成；若所述第一偏差超出负荷偏差设定值，则循环等待直至所述第一偏差在负荷偏差设定值以内。

10、进一步地，确定机组电功率设定值之前进行限幅操作：

11、设置汽轮发电机组电功率限值，在汽轮发电机组电功率设定值在设定限值范围内时，限幅操作输出值等于汽轮发电机组电功率；当汽轮发电机组电功率设定值超出限值范围时，则不予输出。

12、进一步地，计算所述汽轮发电机组电功率测量值和反应堆功率之间的偏差包括以下步骤：

13、获取反应堆功率和汽轮发电机组电功率测量值；

14、计算反应堆功率与机组电功率测量值之间的堆机功率偏差。

15、进一步地，根据所述堆机功率偏差和第一级压力测量值计算得到机侧功率需求值包括以下步骤：

16、确定是否修正第一级压力测量值；

17、若需要修正第一级压力测量值时，获取抽汽流量；

18、根据所述抽汽流量和第一级压力近似修正公式修正第一级压力测量值；

19、计算所述堆机功率偏差和修正后的第一级压力测量值之间的第二偏差；

20、将所述第二偏差进行滤波和流量限制后得到机侧功率需求值。

21、进一步地，确定是否修正第一级压力测量值，根据核电机组的当前工况确定：

22、若当前核电机组的瞬态工况为抽汽供热工况，则对第一级压力测量值进行修正；若当前核电机组的瞬态工况为纯凝工况，则无需对第一级压力测量值进行修正。

23、另一方面本发明还公开了一种核能供热机组堆机功率匹配系统，所述系统包括：

24、第一计算单元，用于获取第一级压力测量值并计算堆机功率偏差；

25、第二计算单元，用于根据所述堆机功率偏差和第一级压力测量值计算得到机侧功率需求值；

26、匹配单元，用于根据所述机侧功率需求值匹配堆机功率。

27、进一步地，所述计算堆机功率偏差包括计算汽轮发电机组电功率测量值和汽轮发电机组电功率设定值之间的偏差；以及汽轮发电机组电功率测量值和反应堆功率之间的偏差。

28、进一步地，所述系统还包括负荷调节单元，所述负荷调节单元用于在计算汽轮发电机组电功率测量值和汽轮发电机组电功率设定值之间的偏差之前进行负荷调节，具体包括：

29、确定汽轮发电机组电功率设定值并获取汽轮发电机组电功率测量值；

30、计算汽轮发电机组电功率设定值与汽轮发电机组电功率测量值之间的第一偏差；

31、将所述第一偏差与负荷偏差设定值进行比较；若所述第一偏差在负荷偏差设定值以内，则负荷调节过程完成；若所述第一偏差超出负荷偏差设定值，则循环等待直至所述第一偏差在负荷偏差设定值以内。

32、进一步地，所述第二计算单元具体用于：

33、确定是否修正第一级压力测量值；

34、若需要修正第一级压力测量值时，获取抽汽流量；

35、根据所述抽汽流量和第一级压力近似修正公式修正第一级压力测量值；

36、计算所述堆机功率偏差和修正后的第一级压力测量值之间的第二偏差；

37、将所述第二偏差进行滤波和流量限制后得到机侧功率需求值。

38、进一步地，确定是否修正第一级压力测量值，根据核电机组的当前工况判断：

39、若当前核电机组的瞬态工况为抽汽供热工况，则对第一级压力测量值进行修正；

40、若当前核电机组的瞬态工况为纯凝工况，则无需对第一级压力测量值进行修正。

41、本发明的有益效果：

42、本发明所设计的匹配方法，将第一级压力所表征的汽轮发电机组的功率，通过相应的闭环补偿算法，变换为机侧反应堆功率需求信号，以协调堆机之间的功率平衡；该方法在无法准确测量抽汽流量的工况下，同样可以使用，并且通过相应的限幅环节，确保反应堆在供热工况下，仍满足超功率保护及对瞬态工况的响应。

43、本发明可在机组抽汽供热运行工况下，通过相应的闭环反馈，无需考虑热电之间信号的耦合，维持核应堆和汽轮发电机组之间的功率平衡，保持机组安全稳定的运行和相互之间功率的动态协调。可用于现有核电机组供热改造及新建核电供热机组。

44、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。