對核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行方式及效益的研究

柴磊斌+李可健

摘 要：隨著我國改革開放進(jìn)程的加速，我國的核電建設(shè)的規(guī)模正在逐步的擴(kuò)大，我國在這方面已經(jīng)走在世界的前端，核電的安全性要求極高，基礎(chǔ)建設(shè)的費(fèi)用也高，但是一旦建成，其運(yùn)行的費(fèi)用較低。本文針對核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰展開研究，提出合適的運(yùn)行方式以增加效益。

關(guān)鍵詞：核電機(jī)組；電網(wǎng)調(diào)峰；運(yùn)行方式；經(jīng)濟(jì)效益

引言：核能一直被列為清潔型能源，是我國的基礎(chǔ)能源之一，用于電力方面可以為我國的生產(chǎn)生活提供充足的電能，核能的應(yīng)用對周邊的環(huán)境影響較小可以推動我國的環(huán)保建設(shè)。在電網(wǎng)調(diào)峰的實際應(yīng)用中，應(yīng)該考慮并計算運(yùn)行成本，尋找合適的方法控制成本。

一、核電機(jī)組的運(yùn)行特性

（一）功率調(diào)節(jié)

以壓水堆核電機(jī)組為例，核電機(jī)組的快速調(diào)節(jié)功能可以改變機(jī)組的運(yùn)行功率，如果頻繁的調(diào)節(jié)可能會造成金屬部件的疲勞，燃料的破損，放射性廢水的增加，因此，在調(diào)節(jié)功率時需要注意核電機(jī)組安全性能的具體操作，監(jiān)管功率調(diào)節(jié)的深度可以控制核電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)，保障運(yùn)行的安全和穩(wěn)定。

（二）負(fù)荷跟蹤

在核電機(jī)組運(yùn)行時，負(fù)荷跟蹤會受到一定的限制，但是并不影響使用。應(yīng)該從控制系統(tǒng)的性能處著手，多方面的考慮負(fù)荷跟蹤的能力，在跟蹤時，可以通過控制反應(yīng)的速度實現(xiàn)跟蹤的控制。

（三）延伸特性

核電機(jī)組的運(yùn)行通常會設(shè)定一定限額的燃耗，當(dāng)運(yùn)行超過燃耗時，可以通過調(diào)節(jié)冷卻劑的溫度來調(diào)節(jié)運(yùn)行的功率，如此可以延長運(yùn)行的周期。在運(yùn)行的初始階段，利用汽輪機(jī)的蒸汽流量（降功率）就可以降低冷卻劑的溫度，汽輪機(jī)也可以保持在正常的運(yùn)作之中，結(jié)合溫度效應(yīng)可以增加反應(yīng)性能，反應(yīng)堆就可以維持工作。延伸運(yùn)行可能會影響到參數(shù)的具體變化狀況，因此在運(yùn)行之前應(yīng)該準(zhǔn)備好應(yīng)變的計劃，并且制定操作的守則[1]。

二、核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的實際情況

現(xiàn)如今，許多國家的電力運(yùn)行都是以水電調(diào)峰和火電調(diào)峰為主的，利用核電機(jī)組進(jìn)行基荷運(yùn)行，這樣不僅可以維持調(diào)峰的穩(wěn)定性，還可以保障核電的運(yùn)行安全性。當(dāng)前，我國的核電機(jī)組是不參與調(diào)峰和調(diào)頻工作的，當(dāng)核電機(jī)組處于基荷運(yùn)行的狀態(tài)時，其出力的曲線也以直線為主。

當(dāng)遇到臺風(fēng)等較為特殊的情況時，核電站就會以降出力運(yùn)行為主，特殊情況過去之后就會以滿出力運(yùn)行為主，核電運(yùn)行經(jīng)驗更加豐富的國家通常會參與電網(wǎng)調(diào)峰。例如，法國的核電機(jī)組一共分為三個階段的控制，具體為一次、二次和三次控制，控制機(jī)組中的一半都是核電機(jī)組，其核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的能力也比較大。

而我國的核電機(jī)組大多分布在沿海地區(qū)，那一地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，核電機(jī)組的運(yùn)用也會有顯著的效果，同時，核能發(fā)電需要冷卻水的應(yīng)用，核電機(jī)組的建立也就有了地理環(huán)境的限制，沿海地區(qū)可以就地利用海水進(jìn)行冷卻，這樣有利于電網(wǎng)調(diào)峰的實現(xiàn)，同時也可以減少電力運(yùn)行產(chǎn)生的成本。

三、核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行方式

（一）核電機(jī)組的類型

現(xiàn)今，世界的核電機(jī)組的類型是以壓水反應(yīng)堆式為主的，在全世界核電站的占據(jù)比例中達(dá)到百分之八十五，我國建造的核電機(jī)組也是以壓水反應(yīng)堆式為主的，只有秦山三期的核電機(jī)組等不是這一類型。如今的壓水堆核電機(jī)組已經(jīng)可以實現(xiàn)穩(wěn)定的滿功率運(yùn)行，同時可以維持電網(wǎng)穩(wěn)定的運(yùn)行[2]。

在核電機(jī)組中應(yīng)用硼酸溶液可以實現(xiàn)初步的調(diào)峰，如果只通過冷卻水來調(diào)節(jié)溫度，很難控制電量的變化，也就不能滿足調(diào)節(jié)的要求，只有通過添加硼酸溶液或者短時間內(nèi)的控制棒跟蹤才能夠加強(qiáng)對反應(yīng)堆反應(yīng)性的控制，即便電網(wǎng)處于快速變化的狀態(tài)也可以實現(xiàn)調(diào)峰。

（二）電網(wǎng)調(diào)峰的模式

目前，我國的電網(wǎng)調(diào)峰正處于重要階段，可調(diào)整的電源正處于下降的狀態(tài)，調(diào)峰的需求也正逐漸的增大，調(diào)峰也出現(xiàn)極大的差異。核電機(jī)組應(yīng)該增加一些降低負(fù)荷運(yùn)行的技術(shù)，這樣可以加強(qiáng)電網(wǎng)的調(diào)接能力。核電站通常會參與電網(wǎng)的調(diào)峰，但是需要電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)控，在實際的調(diào)峰過程當(dāng)中，如果操作不當(dāng)就會造成危險的事故發(fā)生，核電站的經(jīng)濟(jì)效益也會受到影響。

當(dāng)一些機(jī)組壽期末需進(jìn)行停運(yùn)換料維修或者停機(jī)進(jìn)行小維修，可以利用更換原料的時間差或者某些計劃的維修時間來實現(xiàn)調(diào)峰運(yùn)行的穩(wěn)定，特別是利用假期等電網(wǎng)負(fù)荷不大的情況，利用這樣的方式參與調(diào)峰可以盡可能小的影響核電站運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。

1.日負(fù)荷調(diào)峰模式

按照法國成熟的核電調(diào)峰機(jī)制，一般采用12—3—-6-3D的日負(fù)荷調(diào)峰模式。即白天在高功率條件下運(yùn)行，晚上開始降功率，半夜一直以低功率運(yùn)行，到早上再慢慢升功率?，F(xiàn)有核電機(jī)組的技術(shù)，完全可以滿足這種負(fù)荷的升降能力i，在設(shè)計時都考慮了這點。

當(dāng)核電機(jī)組處于聯(lián)合發(fā)電的狀態(tài)時，可以進(jìn)行聯(lián)合調(diào)峰，通過了解影響核電機(jī)組運(yùn)行的因素可以盡快的調(diào)整運(yùn)行的模式，在具體的調(diào)節(jié)過程中也可以保持核電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.互動機(jī)制調(diào)峰模式

當(dāng)核電機(jī)組處于互動機(jī)制調(diào)節(jié)的時候，可以有效的增強(qiáng)核電機(jī)組的穩(wěn)定性，電力資源的結(jié)構(gòu)也能被優(yōu)化，再結(jié)合測量的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)發(fā)電能力的提高，應(yīng)用新能源、可充電設(shè)備的普及可以實現(xiàn)環(huán)保，也可以相應(yīng)的減少整個電網(wǎng)運(yùn)行的成本。

（三）具體的運(yùn)行方式和效益

1.負(fù)荷跟蹤運(yùn)行方式

在具體的調(diào)峰過程中，可能會受到深度和速度的影響，應(yīng)用負(fù)荷跟蹤的運(yùn)行方式可以有效的解決這一問題。在電網(wǎng)的日調(diào)峰當(dāng)中，這種運(yùn)行方式的應(yīng)用比較常見，基本可以實現(xiàn)十二小時的滿功率運(yùn)行，以及三小時的降功率運(yùn)行，在同一水平的低功率基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行六個小時，之后進(jìn)行三個小時的升功率運(yùn)行，此時達(dá)到滿功率，進(jìn)而維持穩(wěn)定運(yùn)行。

其中，第三代核電機(jī)組的確立可以實現(xiàn)更加優(yōu)越的調(diào)節(jié)，降功率操作和升功率的操作基本可以在一個小時內(nèi)完成。

2.周運(yùn)行方式

電網(wǎng)周調(diào)峰情況非常少，我國周調(diào)峰情況僅在天然氣供應(yīng)等少數(shù)領(lǐng)域內(nèi)實現(xiàn)。核電機(jī)組在參與調(diào)峰的時候，通常是以長期的滿功率運(yùn)行方式為主，周調(diào)峰的實現(xiàn)可以加強(qiáng)電網(wǎng)的穩(wěn)定。但周調(diào)峰需計算預(yù)測每天負(fù)荷的不均勻等，相比來講，日負(fù)荷跟蹤更符合正常的社會的生活習(xí)慣。

3.年運(yùn)行方式

年運(yùn)行方式需要結(jié)合負(fù)荷的特性，進(jìn)而制定周詳?shù)臋z修計劃，通過機(jī)組的長短周期的交換可以使運(yùn)行得到延伸，也能夠避開運(yùn)行負(fù)荷的高峰期，可以實現(xiàn)成本的控制。

結(jié)論：目前，考慮核電的特殊性，對公眾環(huán)境的影響，放射性廢物的處理等因素，在可利用水電、風(fēng)電、新能源、蓄能電站、可充電設(shè)備等進(jìn)行調(diào)峰的情況下我國的核電機(jī)組還沒有完全參與電網(wǎng)的調(diào)峰。核電以一定功率穩(wěn)定運(yùn)行，對機(jī)組對環(huán)境更加有利。若核電機(jī)組進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行，需合理的規(guī)劃，已實現(xiàn)最佳收益和環(huán)境的保護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建軍，程倩.核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的方式研究[J].華東電力，2012，08：1392-1395.

[2]趙潔，劉滌塵，楊楠，等.核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行方式及效益分析[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012，12：250-255.endprint