Разработка математических моделей и программ для системных исследований развития атомной энергетики

• Автор: Андрианова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Введение
Глава 1. Описание многокомпонентной системы энергетического комплекса в математических моделях
1.1. Общие положения, описывающие энергетический комплекс
1.2. Особенности АЭПК
1.2.1. Общее описание этапов топливного цикла (с точки зрения
математического моделирования)
1.2.2. Программные комплексы для моделирования системы АЭ
1.3. Выводы
Глава 2. Описание программного комплекса DESAE
2.1. Структура атомного энергетического комплекса в программе DESАЕ
2.2. Математические модели отдельных этапов ТЦ АЭ
2.2.1. Ввод новых мощностей
2.2.2. Потребление топлива
2.2.3. Расчет объема работ по разделению изотопов
2.2.4. Использование рециклированного урана
2.2.5. Формирование загрузок из рециклированного топлива
2.2.6. Расчет выгорания топлива
2.2.7. Расчет изотопного состава выгружаемого топлива
2.2.8. Расчет остаточного энерговыделения
2.2.9. Завод по переработке топлива
2.2.10. Хранилище
2.2.11. Экономические расчеты
2.3. Структура расчета
2.4. Автоматизация расчетов с использованием оптимизационных
алгоритмов
2.4.1. Выбор управляющих переменных и ограничений
2.4.2. Выбранные целевые функции и критерия оптимизации
2.4.3. Задача оптимизации. Метод поиска оптимального решения
2.4.4. Реализация оптимизационного модуля в программе DESAE
2.5. Пользовательский интерфейс
2.6. Реализация программы DESАЕ
2.7. Сравнение результатов полученных по разным программным
комплексам
2.8. Выводы
Глава 3. Анализ сценариев развития АЭ в России и мире
3.1. Анализ сценариев по миру
3.1.1. Минимальный сценарий
3.1.2. Средний сценарий
3.1.3. Максимальный сценарий
3.1.4. Результаты расчетов
3.2. Анализ сценариев при региональном разбиении
3.2.1. Европа и Индия. Открытый ТЦ
3.2.2. Европа и Индия. Замкнутый ТЦ
3.2.3. Результаты расчетов
3.3. Анализ сценариев развития АЭ в России
3.3.1. Первая группа
3.3.2. Вторая группа
3.3.3. Третья группа
3.3.4. Расчет инвестиций
3.3.5. Результаты расчетов
3.4. Выводы

Заключение
Обозначения
Список использованной литературы
Приложение
Приложение

Введение
Современный уровень развития экономики характеризуется интенсивным использованием природных ресурсов, в том числе и для энергетических целей. Это обстоятельство приводит к тому, что уже в настоящее время наблюдается напряженность на энергетическом рынке, поэтому особое внимание при выборе путей перспективного развития уделяется ресурсным и экологическим ограничениям.
В этом контексте все большую значимость приобретает изучение дальнейшего развития энергетической отрасли, в том числе и атомной, которое позволяет с использованием математических моделей выполнить расчетные исследования и сформировать виртуальный образ будущей энергетики. Несмотря на существенные приближения, которые используются в таких моделях, в конечном итоге они позволяют выявить критические места в развитии, оценить в численном выражении потребности в различных ресурсах и последствия с точки зрения экологии.
Учитывая серьезные ограничения, связанные с наращиванием добычи органического топлива, рассмотрение альтернативных вариантов энергетического развития становится все более актуальным. Несмотря на то, что риски развития атомной энергетики достаточно высоки, и решение проблем тяжелых аварий пока остается одной из важнейших задач развития атомных энерготехнологий, нарастающие потребности в энергии стимулируют активное развития атомной отрасли в большинстве развивающихся стран, таких как Китай, Индия и др., которые лишены собственных запасов природных энергетических ресурсов. Современные планы развития атомной энергетики в этих странах, способны существенным образом повлиять на изменение экономической ситуации в будущем.
Перспективы такого крупномасштабного развития атомной энергетики связаны с организацией замкнутого топливного цикла, при котором сырьевые ИЗОТОПЫ и и ТЬ ' могут быть вовлечены в топливный цикл. Только при этом

топлива, выбросы в окружающую среду. Основной принцип модели -оптимизация целевой функции при ряде ограничений.
Объект, подаваемый на вход программы MESSAGE, представляет собой техническое описание моделируемой системы. Оно включает в себя определение рассматриваемых категорий энергии (первичная энергия, конечная энергия, полезная энергия), фактически используемые формы энергии (уголь, высокотемпературное тепло) и т.д. (Рис. 9) Конструируются потоки энергии от производителя к потребителю, накладываются ограничения на поставки энергии.
Вход Выход
• Описание энергетической системы Прогнозы потребления энергии Технические и физические константы ® Охрана окружающей среды Технологические инновации ® Участники рынка К ' 1 MLi.SAСг_" /' Оптимальная энергетическая стратегия Торговля энергией и рыночные цены ® Эффективность защиты окружающей среды «Снижение эффективности DSM,налоги и пр.
Рис. 9 Варианты применения программы MESSAGE
Наиболее мощной особенностью MESSAGE является возможность наложения связей между всеми типами технологических переменных. Пользователь может ограничить одну технологию относительно других, (например, максимальная доля энергии ветра, которая может быть в сети). Модель максимально гибкая и может быть использована для анализа рынка энергии и проблемы изменений климата. [41-44]
1.3. Выводы
В данной главе:
- дано представление агрегированной структуры атомной энергетики, важное с точки зрения описания функционирования ее отдельных технологических элементов и системы в целом, пригодное для реализации указанной схемы в математических моделях отрасли;
- рассмотрены и проанализированы алгоритмы и математические модели существующих современных программ, ориентированных на моделирование атомно-энергетического комплекса, как имитационные (COSI, DANESS, NFCSS), так и оптимизационные (MESSAGE).