1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Известия РАН. Энергетика
  4. № 6, 2023

Известия РАН. Энергетика, 2023, № 6, стр. 17-30

Методика создания математических моделей теплофикационных ядерных энергоблоков, предназначенных для проведения оптимизационных исследований автономных электроэнергетических систем

А. М. Клер 1, Е. Л. Степанова 1, *, П. В. Жарков 1

1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук
Иркутск, Россия

* E-mail: step@isem.irk.ru

Поступила в редакцию 10.02.2023
После доработки 16.06.2023
Принята к публикации 23.06.2023

Аннотация

В работе представлена двухэтапная методика создания математических моделей теплофикационных ядерных энергоблоков, предназначенных для проведения оптимизационных исследований автономных электроэнергетических систем. Первый этап включает разработку подробной модели ядерного энергоблока, обеспечивающей удовлетворительную точность описания протекающих в нем процессов и проведение оптимизационных расчетов для достаточно большого количества режимов работы. На втором этапе по результатам оптимизационных расчетов первого этапа строятся энергетические характеристики и зависимости, определяющие границы области допустимых решений в виде полиномов, и на их основе создается упрощенная математическая модель ядерного энергоблока, применимая для оптимизационных исследований автономных электроэнергетических систем. Для решения задачи поиска полинома предлагается двухшаговый подход. На первом шаге подбираются такие коэффициенты полинома, при которых достигается минимум максимального значения модуля разности функции, определенной с использованием полинома, и функции, определенной с использованием подробной модели энергоблока. На втором шаге модули отклонений ограничиваются значением, найденным на первом шаге, и минимизируется сумма модулей отклонений во всех точках. Разработанная авторами методика продемонстрирована на примере теплофикационного атомного энергоблока, предполагаемого к эксплуатации в климатических условиях Крайнего Севера.

Ключевые слова: теплофикационные ядерные энергоблоки, атомные электрические станции, паротурбинные установки АЭС, математические модели, энергетические характеристики, полиномы

Список литературы

  1. Кузнецов В.В. Обзор существующих и перспективных атомных станций малой мощности в Российской Федерации и за рубежом. Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики. Под ред. акад. РАН А.А. Саркисова. М.: Наука, 2011. С. 159–178.

  2. Санеев Б.Г., Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Франк М.И. Роль атомных станций малой мощности в зонах децентрализованного энергоснабжения на Востоке России. Атомные станции малой мощности: новое направление развития энергетики. Под ред. акад. РАН А.А. Саркисова. М.: Наука, 2011. С. 88–100.

  3. Санеев Б.Г., Иванова И.Ю., Тугузова Т.Ф., Ижбулдин А.К. Автономные энергоисточники на севере Дальнего Востока: характеристика и направления диверсификации // Пространственная экономика. 2018. № 1. С. 101–116.  https://doi.org/10.14530/se.2018.1.101-116

  4. MAГATЭ (2020). Advances in Small Modular Reactor Technology Developments, A supplement to: IAEA Advances Reactors Information System (ARIS), 2020 Edition, IAEA, Vienna https://aris.iaea.org/Publications/SMR_Book_2020.pdf

  5. Лебедева М.А. Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в регионах Крайнего Севера России // Проблемы развития территории. 2021. Т. 25. № 4. С. 139–155. https://doi.org/10.15838/ptd.2021.4.114.8

  6. Мельников Н.Н., Гусак С.А., Наумов В.А. Использование атомных станций малой мощности для энергоснабжения арктических месторождений твердых полезных ископаемых // Вестник Кольского научного центра РАН. 2017. № 1. С. 66–77.

  7. Виноградов В.Н., Гай Е.В., Работнов Н.С. Аналитическая аппроксимация данных в ядерной и нейтронной физике. М.: Энергоатомиздат, 1987. 128 с.

  8. Белоногов О.Б. Обобщенная математическая модель электродвигателя постоянного тока и метод идентификации ее параметров // Известия РАН. Энергетика. 2013. № 1. С. 87–93.

  9. Пикина Г.А., Бурцева Ю.С. Беспоисковая настройка линейных регуляторов на минимум квадратичного критерия // Теплоэнергетика. 2014. № 3. С. 23–27. https://doi.org/10.1134/S0040363614030096

  10. Фетисова Ю.А., Ермоленко Б.В., Ермоленко Г.В., Киселева С.В. Определение параметров функции Вейбулла для оценки ветроэнергетического потенциала в условиях ограниченных исходных метеорологических данных // Теплоэнергетика. 2017. № 4. С. 13–20. https://doi.org/10.1134/S0040363617040038

  11. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 12 октября 2020 г. № 2634-р утвержден план мероприятий (“дорожная карта”) по развитию водородной энергетики в Российской Федерации до 2024 г. [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru/node/19194?ysclid=la7pe9ikxz902009083 (Дата обращения: 11.01.2023).

  12. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 5 августа 2021 г. № 2162-р “Концепция развития водородной энергетики в Российской Федерации”. [Электронный ресурс]. URL: http://static.government.ru/media/files/5JFns1CDAKqYKzZ0mnRADAw2NqcVsexl.pdf (Дата обращения: 11.01.2023)

  13. Официальный сайт Акционерного общества “ОКБМ имени И.И. Африкантова” [Электронный ресурс]. URL: http://www.okbm.nnov.ru/business-directions/atomnye-stantsii-maloy-sredney-moshchnosti-i-plavuchie-atomnye-teploelektrostantsii/ (Дата обращения: 12.01.2023).

  14. Официальный сайт ПАО “Калужский турбинный завод” [Электронный ресурс]. URL: http://paoktz.ru/press/news/oao-quot-kaluzhskiy-turbinnyy-zavod-quot-zavershilo-izgotovlenie-oborudovaniya-dlya-pates/?sphrase_id=7942 (Дата обращения: 13.01.2023).

  15. Клер А.М., Тюрина Э.А. Оптимизационные исследования энергетических установок и комплексов. Новосибирск: Академическое издательство “Гео”, 2016. 298 с.

  16. Клер А.М., Тюрина Э.А. Эффективные методы схемно-параметрической оптимизации сложных теплоэнергетических установок: разработка и применение. – Новосибирск: Академическое издательство “Гео”, 2018. 145 с.

  17. Kler A.M., Zharkov P.V., Epishkin N.O. Parametric optimization of supercritical power plants using gradient methods // Energy. 2019. Vol. 189. https://doi.org/10.1016/j.energy.2019.116230

  18. Клер А.М., Степанова Е.Л., Жарков П.В. Оценка эффективности режимов работы теплофикационной ГТУ при эксплуатации в климатических зонах с умеренно континентальным и резко континентальным климатом с учетом неопределенности цен на отпускаемую энергетическую продукцию // Известия РАН. Энергетика. 2021. № 3. С. 42–53. https://doi.org/10.31857/S0002331021030079

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Известия РАН. Энергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал