編程機器人跑偏問題分析與研究

舒勤茂

【摘 要】輔助服務(wù)是指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質(zhì)量。2015年電改9號文中明確提出“建立輔助服務(wù)分擔共享新機制”。在上述市場和政策改革背景下，針對現(xiàn)有兩個細則考核系統(tǒng)的規(guī)則特點，提前做好應(yīng)對措施和方案，同時通過了解國內(nèi)外輔助服務(wù)市場改革動向，從發(fā)電企業(yè)角度有針對性地開展對策和戰(zhàn)略研究。

【關(guān)鍵詞】核電;輔助服務(wù);調(diào)峰;電力市場

中圖分類號： F426.61 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2019）11-0058-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.027

【Abstract】Auxiliary service refers to ensuring the safe and stable operation of the power system and ensuring the quality of power. In the context of the above-mentioned market and policy reforms， in response to the rules and characteristics of the existing two rules assessment systems， we will respond to measures and plans in advance， and at the same time， through the understanding of the domestic and international auxiliary service market reform trends， we will develop countermeasures from the perspective of power generation enterprises.

【Key words】Nuclear power; Electricity Market; Peak shift; Auxiliary service

0 引言

輔助服務(wù)是指為維護電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，包括：一次調(diào)頻、自動發(fā)電控制（AGC）、調(diào)峰、無功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動服務(wù)等。

1 電力輔助服務(wù)研究背景

我國政府管制的上網(wǎng)電價體系中，至今仍以單一的電量價格為主體，不能反映輔助服務(wù)的價值，由此造成系統(tǒng)獲得輔助服務(wù)的困難越來越大。而近年來我國風電、核電、熱電聯(lián)產(chǎn)等調(diào)節(jié)性能較差的電源占比迅速增大，輔助服務(wù)的缺乏，不僅使系統(tǒng)安全與可靠性下降的潛在危險增加，而且也使風電等可再生能源發(fā)展嚴重受阻。隨著電力市場改革的推進，輔助服務(wù)市場改革勢在必行，2015年電改9號文中明確提出“建立輔助服務(wù)分擔共享新機制”。

2 核電面臨的輔助服務(wù)市場環(huán)境分析

隨著電力體制改革的深入，發(fā)電側(cè)早已實現(xiàn)充分競爭，沿用過去計劃的方式來行政調(diào)度的手段已經(jīng)行不通了。調(diào)峰服務(wù)是協(xié)調(diào)當前各類電源主體間的利益關(guān)系一種市場化手段，也是國內(nèi)輔助服務(wù)市場主要著力點。

2.1 核電機組面臨參與調(diào)峰的政策壓力

《保障核電安全消納暫行辦法》，已明確確保安全前提下，可根據(jù)機組實際情況安排核電機組參與調(diào)峰或者通過購買輔助服務(wù)或者直接參與方式。且明確了2017年核準后的機組需要考慮日調(diào)峰能力。

新電改首個配套文件《關(guān)于有序放開發(fā)用電計劃的實施意見》中對各種發(fā)電形式在年度發(fā)電計劃中的安排做了規(guī)定，其中關(guān)于核電 “核電在保證安全的情況下兼顧調(diào)峰需要安排發(fā)電”。同為低碳能源，核電的“兼顧調(diào)峰需要”與上述其他幾種清潔能源的“全額安排發(fā)電”相比，意味著在上網(wǎng)優(yōu)先級上，核電被排在了風電、光伏、生物質(zhì)能之后。所以，除帶基荷運行外，核電面臨著越來越大的調(diào)峰運行壓力。

2.2 電網(wǎng)調(diào)峰壓力不減

以浙江省為例，《浙江省電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》已明確了電力發(fā)展的主要矛盾：“受電力供應(yīng)量持續(xù)增長、外購電規(guī)模不斷擴大與省內(nèi)電力消費增速放緩的雙重擠壓，電力供需矛盾轉(zhuǎn)化為調(diào)峰矛盾和省內(nèi)煤電機組發(fā)電利用小時數(shù)持續(xù)下降”。無論從電改政策環(huán)境以及本省電力結(jié)構(gòu)環(huán)境和發(fā)展規(guī)劃來看，核電面臨著越來越大的調(diào)峰運行壓力。

2.3 抽水蓄能電站電價疏導的壓力：調(diào)峰補償協(xié)議

國家電網(wǎng)公司為解決現(xiàn)行抽水蓄能電站容量電費疏導問題，采用“以研促諫”方式，捆綁核電上網(wǎng)電價疏導抽水蓄能電站電價， 2014年國網(wǎng)福建省電力有限公司與寧德核電公司簽訂了調(diào)峰補償協(xié)議，福清核電2016年與福建省簽署了《調(diào)峰補償補充協(xié)議》，類似的補償協(xié)議，大亞灣核電早在投運之初，廣東電網(wǎng)公司和中廣核對廣蓄采取聯(lián)合租賃方式，每年各支付1000 萬美元作為抽水蓄能電站的租賃費。

3 核電機組參與輔助服務(wù)途徑

3.1 核電機組參與輔助服務(wù)（調(diào)峰、調(diào)頻）的技術(shù)可行性分析

3.1.1 參與調(diào)峰的技術(shù)可行性

核電機組參與電網(wǎng)調(diào)峰的方式主要采用日負荷跟蹤的調(diào)峰方式，即核電機組功率按照電網(wǎng)日負荷峰谷特性，在負荷低谷時段低功率運行一段時間，然后恢復額定功率運行的方式。

截至目前， 國內(nèi)在運的核電機組尚未運行日負荷跟蹤的調(diào)峰方式運行，但是相關(guān)文獻和研究表明壓水堆機型在設(shè)計和技術(shù)上具有日負荷跟蹤能力。

從設(shè)計上講以Mode-G 模式運行的反應(yīng)堆，在80%循環(huán)長度內(nèi)能進行功率變化形式為12-3-6-3 的日負荷跟蹤。

AP1000 采用先進的制造工藝、應(yīng)用灰棒替代過去調(diào)節(jié)冷卻水硼濃度的方法進行30%額定功率以上的負荷跟蹤、利用可燃毒物改善堆芯功率分布、實時監(jiān)測堆芯功率分布等，具有較優(yōu)良的功率運行特性：具備“18-2-2-2”的日負荷跟蹤能力。

3.1.2 參與調(diào)峰對機組自身的影響

核電機組如果參與電網(wǎng)調(diào)峰將帶來諸多不利的影響，例如堆芯物理方面、核燃料、廢物廢液、對主要核設(shè)備、對運行人員、對電站管理安全等方面存在不同程度的影響（存在易發(fā)生落棒、彈棒嚴重事故風險、放射性廢水排放超標、燃料包殼破損概率增大等問題）。為此，核電廠必須建立相應(yīng)的機構(gòu)，授予適當?shù)臋?quán)力，開展特定調(diào)峰模式的運行安全檢查評審工作，以便核實運行安全是否與規(guī)定的目標一致。

國內(nèi)核電機組負荷跟蹤能力受到反應(yīng)堆堆芯功率分布、反應(yīng)堆反應(yīng)性調(diào)節(jié)能力和各配套系統(tǒng)運行等諸多因素制約。由于對運行能力有較高的要求，國內(nèi)部分核電機組具備一定的負荷跟蹤能力，但實際均未參與日負荷調(diào)節(jié)。

3.1.3 國外核電機組參與調(diào)峰運行狀況

經(jīng)合組織的核能機構(gòu)2011年發(fā)布的報告也表明，歐洲的法國和德國部分核電機組采用日負荷跟蹤模式來參與電網(wǎng)調(diào)峰，部參與電網(wǎng)一次和二次調(diào)頻。同時歐洲核電用戶組EUR，已明確標準的核電設(shè)計需要滿足在90%的燃料循環(huán)周期內(nèi)執(zhí)行計劃或者非計劃的負荷跟蹤操作。

法國截止1987年已實施了2200循環(huán)的調(diào)峰運行。德國從1982年開始到1991年止，PWR積累了2500循環(huán)以上，BWR 實施了1000循環(huán)以上的負荷跟蹤運行。下表總結(jié)了部分國外核電機組參與電網(wǎng)調(diào)峰的實例。

3.1.4 參與電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)

電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)分為一次調(diào)頻與二次調(diào)頻。其中汽機通過調(diào)速器自動的調(diào)節(jié)汽機進氣量進行細調(diào)，以適應(yīng)電網(wǎng)負荷周期小、振幅小的波動，但此種方法調(diào)節(jié)不能一步到位屬于一次調(diào)節(jié)。

查閱相關(guān)文獻同時調(diào)研了其他電廠一次調(diào)頻運行情況，發(fā)現(xiàn)大部分機組具備一次調(diào)頻功能，但限制于一次調(diào)頻動作存在堆芯超功率風險，其參與一次調(diào)頻的能力有限進行了諸多限制，部分機組并不投運。田灣核電、海南核電運行階段不投運此功能壓板，秦山二廠3，4號機組根據(jù)文獻是投入一次調(diào)頻功能。

3.1.5 自動電壓控制（AVC）

國內(nèi)大多數(shù)核電已具備此功能，例如廣西防城港、福清核電。三門核電已在網(wǎng)控樓配備了電站端AVC子站，具備提供自動電壓控制服務(wù)能力，但目前電網(wǎng)調(diào)度要求運行階段不需要投運。

電廠AVC 子站系統(tǒng)接收省調(diào)AVC 主站系統(tǒng)下發(fā)的電廠變高側(cè)母線電壓控制目標值后，根據(jù)電壓控制目標值，按照一定的控制策略，通過計算自動得出電廠需要承擔的總無功功率，將總無功功率合理分配給對應(yīng)每臺機組，AVC 子站系統(tǒng)直接或通過DCS系統(tǒng)向發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)發(fā)送增減磁信號以調(diào)節(jié)發(fā)電機無功出力，使電廠變高側(cè)母線電壓達到控制目標值，實現(xiàn)全廠多機組的電壓無功自動控制。

3.1.6 結(jié)論

核電機組在技術(shù)上已具備提供調(diào)峰、調(diào)頻、自動電壓、備用等主要輔助服務(wù)能力，AP1000機組在部分項目上具有更強的技術(shù)優(yōu)勢。隨著電力市場環(huán)境的改變，現(xiàn)階段國內(nèi)核電機組已開始關(guān)注采用靈活的功率運行方式帶來的各種影響，需要注意的是電網(wǎng)側(cè)也同時展開了不同程度的核電機組參與調(diào)峰運行相關(guān)專題的研究。

4 核電參與輔助服務(wù)的政策建議與措施

現(xiàn)階段核電機組基本是輔助服務(wù)費用的被動承擔者和被考核者，但仍可從以下方面著手：

（1）主動與電網(wǎng)溝通，共同探討核電機組和電網(wǎng)調(diào)度的最佳配合模式。例如：合理安排核電站換料大修計劃、跟蹤負荷調(diào)峰、極端日運行等方式。

（2）實時關(guān)注輔助服務(wù)市場改革初期規(guī)則政策變化動向，積極發(fā)聲參與或者影響相關(guān)規(guī)則的制定，爭取有利的輔助服務(wù)考核與補償標準。

面對即將到來的現(xiàn)貨市場，輔助市場作為電力市場的重要組成部分，應(yīng)該從以下方面做好準備：

（1）開展專項技術(shù)研究，探索發(fā)掘核電自身提供輔助服務(wù)的潛能

（2）開展核電機組靈活運行模式下成本研究，提升未來電力現(xiàn)貨市場競爭力

（3）響應(yīng)電改配套文件的鼓勵，開展電站側(cè)電儲能裝置調(diào)峰可行性研究。