基于多变量预测控制理论的压水堆核电站协调控制与仿真研究

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1、分类号TP273密级公开单位代号10256学号ys1210222010硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree基于多变量预测控制理论的压水堆核电站协调控制与仿真研究学位申请人：金蔚霄指导教师：钱虹学科专业：电气工程电机与电器学位类别：工学硕士所属院系：自动化工程学院2015年3月分类号TP273密级公开单位代号10256学号ys1210222010上海电力学院硕士学位论文基于多变量预测控制理论的压水堆核电站协调控制与仿真研究学位申请人：金蔚霄指导教师：钱虹学科专业：电气工程电机与电器学位类别：工学硕士论文定稿日期：2015年3月上海电力学院

2、学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日上海电力学院学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海电力学院可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以

3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日摘要基于多变量预测控制理论的压水堆核电站协调控制与仿真研究摘要核电作为一种清洁能源，是未来我国几种重要发电方式之一，而且根据国务院常务会议《核电中长期发展规划（2011-2020年）》，未来我国核电发电量占总发电量的比例将会逐步增加，这就使得未来我国核电站并网变负荷运行势在必行。核电站在保证安全的前提下并网AGC运行，给我国核电站的负荷跟踪能力以及其控制系统必然带来新的挑战。本文针对

4、压水堆核电站AGC变工况运行时出现的控制问题，以冷却剂平均温度控制作为堆芯功率控制性能的改善手段进行研究。主要内容依次包括以下几个部分：1）针对压水堆核电站并网AGC运行负荷跟踪的问题，提出了压水堆核电站并网变负荷运行的核电站协调控制原则性方案。通过对压水堆核电站运行模式、稳态运行方案以及控制系统的研究，构建了压水堆核电站负荷跟踪协调控制系统，并对其进行了机理分析。以该部分研究为基础，提出了可通过提高堆芯核功率控制性能来达到核电站的负荷跟踪能力的要求。2）针对压水堆核电站在并网变负荷运行时，核电站协调控制系统的作用下堆芯核功率快速跟踪汽机负荷变化的要求，提出了运用预测控

5、制算法对堆芯核功率进行控制的控制方案。通过建立R棒棒位与冷却剂平均温度动态特性关系的非参数模型，并在MATLAB中设计构建预测控制系统进行堆芯核功率控制的仿真研究。仿真研究结果表明在保证安全的前提下将预测控制算法用于堆芯核功率控制有利于其对汽机负荷的跟踪，具有较快的反应速度。3）针对变工况运行时压水堆核电站堆芯系统的非线性，本文提出了结合非线性系统小区域线性化理论与预测控制算法的多模型预测控制算法，并将其应用于压水堆核电站堆芯核功率控制及仿真研究。仿真结果表明该方法在压水堆核电站变工况运行时也能使得堆芯核功率快速跟踪汽机负荷的变化。关键词：压水堆核电站，协调控制，动态矩

6、阵预测控制，ARX辨识建模，MATLAB，OPCIABSTRACTHESTUDYOFTHEPWRNUCLEARPOWERPLANTCONTROLANDSIMULATIONBASEDONTHEMULTIVARIABLEPREDICTIVECONTROLTHEORYABSTRACTNuclearpowerasacleanenergy,isoneofseveralimportantwaysofourpowergenerationinthefuture.Moreover,accordingto"thelong-termnuclearpowerdevelopmentplan(20

7、11-2020)"agreedbytheStateCouncilexecutivemeeting,proportionofthenuclearpowergeneratingcapacityinthetotalgeneratingcapacitywillgraduallyincreaseinthefuture.ThismakesChina'snuclearpowerplantcombinedintheGridisimperative.Underthepremiseofsecurity,thegrid-connectedAGC(Automat