基于直流微网虚拟电容控制的等效电容计算方法

相较于交流电网,直流微网结构简单、效率高,且能够更好地消纳光伏、风电等分布式新能源,但其几乎不具有惯性。通过对端口换流器施加虚拟电容控制策略,使其可模拟电容充放电特性,能够改善直流电压质量,增强直流微网稳定性。但该控制方法对系统惯性提升机理暂不明确,虚拟电容控制策略所虚拟出电容值大小等问题也有待进一步探究。据此,类比于交流电网在负荷突变瞬间发电机按照惯性大小分担负荷的特性,提出直流微网中各端功率调节初期按照端口电容值比例进行分配,并在此基础上提出基于虚拟电容控制策略的等效电容计算方法,探究虚拟电容与等效电容间的对应关系。最后,搭建了控制器级的硬件在环测试平台,验证了虚拟电容控制策略的有效性、直流微网功率调节分配依据及所提等效电容计算方法的正确性。     

PHEBUS FPT0~FPT2实验堆芯降级过程数值模拟

严重事故下,由于堆芯冷却剂丧失引起的堆芯裸露、过热和熔化过程对后期安全壳完整性、裂变产物行为等具有重要影响。法国辐射防护与核安全研究所主导的PHEBUS-FP研究项目旨在研究轻水堆严重事故下堆芯降级过程以及裂变产物行为。本文使用ATHLET-CD程序对PHEBUS-FP中的FPT0、FPT1和FPT2进行建模计算,主要分析堆芯过热,包壳氧化,堆内材料熔化、迁移及再定位过程。计算结果表明：不同蒸汽流量、不同加热功率将导致不同堆芯降级进程,在趋势上计算值与实验值吻合;模型的限制导致了部分计算值的偏差,本文讨论了包壳氧化与燃料再定位现象中的模型参数。     

基于失流事故的SCWR—M安全系统优化

混合谱超临界水堆(SCWR—M)是一个一次流通的单回路系统,因此失流事故(LOFA)是非常重要的安全分析事故。其非能动安全系统包括余热排出系统(ICS)、蓄压安注(ACC)、重力驱动冷却系统(GDCS)以及自动泄压系统(ADS)。本文首先用ATHLET—SC软件对自然循环进行建模和计算,并与实验结果进行对比,以验证ATHLET—SC适用于非能动安全系统的分析。随后,通过计算证明了安全释放阀(SRV)对于安全系统的必要性。最后,本文对安全系统的重要参数如ICS换热管数、ICS换热管直径、ACC初始压力以及GDCS管径等进行了参数敏感性分析,得到了一组优化的参数。将SRV以及优化参数应用于SCWR—M的LOFA计算,并与原结果进行对比,证明了本文提出的优化模型是有效的。     

基于聚类和随机搜索优化的核反应堆数字孪生参数反演模型

为了实现对核反应堆内置传感器的大量数据的高效存储、传输和分析,本文结合聚类算法与随机搜索优化的人工神经网络,对空间热离子反应堆的数字孪生系统搭建了一个参数反演模型,实现在热管失效工况下的堆芯温度数据的反演。使用20%热管失效工况下空间热离子反应堆堆芯4个区域的温度数据,通过K-means聚类与轮廓系数指标提取各区域的特征温度参数,通过随机配置优化的全连接人工神经网络(ANN)完成特征参数到其他参数的反演,并对反演效果进行验证。研究结果表明,运用该方法对燃料、发射极、接收极、冷却剂4个区域进行参数反演,温度反演值的相对误差均方根分别为0.55%、0.41%、0.19%、0.18%,其中用于反演的特征参数占总参数比例均不超过8%。因此本研究建立的参数反演模型能够获取特征参数的物理含义,并对空间热离子反应堆堆芯温度参数进行较高精度的反演。     

虚拟电容控制下并网型直流微网VSC多约束稳定运行边界

与传统交流电网相比,直流微电网不存在频率、相位同步及三相不平衡等问题,但其直流母线电压易受间歇性新能源及负荷的影响而失稳。端口换流器采用虚拟电容控制方法可以在控制层面为该问题的解决提供一种方案,且虚拟电容值大小可调,更增强了该控制方法的灵活可控性,但在该控制策略下虚拟电容在灵活调节时需满足多种约束条件以保证系统的稳定运行。据此,在研究电压源型换流器(VSC)灵活虚拟电容控制策略的基础上,分析影响虚拟电容调节的关键指标,考虑系统稳定性、动态特性、实际运行需求及可实现性约束条件,构建满足VSC多约束的稳定运行指标集,并给出了多指标约束下的稳定运行边界计算方法,以合理限制虚拟电容控制的灵活调节能力,使该控制方法在满足多项约束的基础上,尽可能地发挥其优势,为直流电网提供惯性支撑。最后,搭建了控制器级的硬件在环测试平台,验证了换流器灵活虚拟电容控制的有效性及多指标约束稳定运行边界的正确性。     

近临界压力区Post-dryout传热特性分析

由于临界热流密度后(Post-CHF)传热区气相传热特性较差,加热壁面将会面临显著的温度升高甚至会被烧毁,因此对于Post-CHF区传热特性的研究尤为重要。为对现有临界后传热模型进行评估和改进,整理出现有均匀加热竖直圆管内向上流动Post-dryout区传热数据库。基于此数据库,对近临界压力区Post-dryout传热现象进行分析,提出新的传热关系式。本文所提出的新的传热关系式对现有数据库的预测平均误差为0.9%,均方根误差为14.4%,优于其他模型。     

基于MCMC方法的子通道程序模型参数不确定性量化分析研究

假定模型参数的不确定性服从正态分布,根据贝叶斯原理,其最可能的分布是结合先验信息和观测信息得到的最大后验概率,马尔科夫链蒙特卡罗（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）抽样适用于此类反问题求解。鉴于随机论方法的巨大计算量,本研究利用BP(Back Propagation)神经网络及相对熵最小化来自适应加密训练数据,从而建立替代复杂正向程序的代理模型,并利用开发的不确定性分析程序对影响空泡份额的模型参数不确定性进行量化分析,选用的子通道程序为COBRA-IV。结果表明：在求得模型参数不确定性后,通过不确定性正向传递得到结果的95%置信区间对实验值的包络性较好,利用不确定性均值对模型进行标定得到的结果较基准值更接近实验值。因此,本研究建立的不确定性量化分析方法能较好适用于子通道程序的不确定性分析。