浅析采用年总费用最小法优化设计滨海核电机组冷端系统

摘要：本文以某滨海核电机组为例，浅析采用最小年费法优化设计机组冷端系统，选择得到适合核电机组经济性评价的优化方案。

关键词：核电;冷端优化;最小年费法

1. 概述

提高核电站经济性的有效途径之一就是冷端优化，计算表明冷端优化后机组出力可提高约0.3%。本文以某滨海核电机组为例，梳理、提出了冷端系统设计优化实施方法，有助于丰富冷端优化理论，并且具有一定的实际意义。

2. 冷端优化设计步骤

1）建立数学模型;2）初步确定汽轮机冷端设备可能的参数范围;3）在可能的参数范围内选择不同的汽轮机冷端设备参数值;4）通过对各个可变参数的不同选择、组合形成多种配置方案;并采用经鉴定过的循环水系统优化计算程序对不同配置方案进行水力、热力及经济等优化计算，采用年总费用最小法进行排序，得到最优配置方案;5）最后对最优冷端设备配置方案进行核算，以保证汽轮机组的最大出力，即在最高的冷却进水温度条件下，保证汽轮机的背压不超过满负荷运行时的最高允许值。

3. 冷端优化设计计算数学模型

由于核电带基本负荷的特性，因此采用核电最大收益法。该方法将投资和生产成本两个要素统一起来，并结合时间因素进行计算，即将各方案的基建投资考虑复利因素，换算成使用年限内每年年末的等额偿付成本，再加上年运行费用，构成该方案的年费用。各方案中年费用最小者为经济可取的方案。

（5）凝汽器压力：凝汽器压力等于汽轮机背压，最终通过优化计算确定最终背压设计值。

（6）凝汽器面积：最终通过优化计算确定最终背压设计值。

5.3 循环水泵

循环水量（qmw）与冷却倍率（m）及排入凝汽器的蒸汽量，而排入凝汽器的蒸汽量是凝汽器背压的函数，其参数变量已通过凝汽器背压值变化在冷端优化计算中反应，循环水量（qmw）的变化在冷端优化计算中还需要冷却倍率（m）的变化计算，根据项目水文气象条件并参考国内外同类型机组，考虑冷却倍率。

循环水供水干管：按项目实际考虑。

5.4 冷却塔

主要性能计算包括热平衡计算和阻力平衡计算。其中焓差法以焓差为动力，对冷却塔进行性能计算。

5.5 经济指标选择

根据以上分析和本工程的特定条件，选取如下系统优化经济指标：循环水泵耗电电费单价;微增处理电费单价;电厂经济使用年限;年固定费用;发电厂大修费率取;机組年利用小时。

5.6 冷端优化计算假定条件

在优化计算中为了减少计算工作，同时比较差值，共同的误差可以忽略，同一假定背压下的凝汽量可采用额定功率和设计背压时的数值不变;对循环水管沟、循泵房土建及设备投资等费用在相同条件下考虑，不参与冷端优化计算，仅比较差价。

6. 结束语

本文根据电厂总平面布置、厂址区域水文气象条件初步确定汽轮机冷端设备可能的参数范围，通过对各个可变参数的不同选择组合成多种配置方案，并对方案进行水力、热力和经济等优化计算，采用年总费用最小法进行排序得到最优配置方案。

参考文献

无

作者简介：

潘峰，1987年4月生，男，硕士，工程师，国核湛江核电有限公司

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