福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

藺宏杰 福建福清核電有限公司

一、福清核電短時深度調峰背景

隨著核電機組裝機容量的逐步增加，核電占全國總發(fā)電量比例逐步上升，在2018年度核電占全國總發(fā)電量比例已經(jīng)達到4.2%。福建電網(wǎng)用電負荷相對較小，電網(wǎng)負荷峰谷差較大，調峰形勢較為嚴重，節(jié)假日期間福建電網(wǎng)負荷較低，福清核電為了避免因為調峰停機，與福建電網(wǎng)溝通假期短時深度降功率。具體實施方法為：在假期第一天凌晨安排4 臺運行機組短時降功率至545MW 的深度降功率運行4～5 小時后恢復高功率運行，假期第二天凌晨視電網(wǎng)負荷情況來確定是否再安排運行機組短時降功率至545MW 左右運行4～5 小時。

二、福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

本文從深度降功率期間機組的運行控制、重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調峰期間與電網(wǎng)調度協(xié)調溝通等方面進行分析，確定合理可行的方案。

（一）深度降功率運行控制方案

1.升降功率速率控制：升降功率速率需根據(jù)技術規(guī)范的要求、機組當前重要缺陷、△I 控制以及降功率的方式(G 棒跟隨降功率或者硼化降功率）綜合給出。在機組無影響升降功率的缺陷的情況下，速率可以適當增加。此時主要考慮△I 控制，需根據(jù)物理的控制方案給出。采用G 棒跟隨降功率時，需考慮G 棒在堆芯的時間是否滿規(guī)范的要求；采用硼化降功率時，建議降功率速率不超過2MW/min。

2.軸向功率偏差控制：功率大于 15%時，任何 24 小時內，G 棒插入的時間限制為 12 小時； R 棒離低低限值有足夠的裕度，至少4 步；禁止△I 到達右限制線。

3.長期低功率運行時△I 參考線福清核電廠低功率運行小于 3 天△I 參考線不作修改，長于3 天視機組運行是否可能超限再決定是否修改ΔI 參考線。

（二）重大設備管理

1.堆芯控制棒動作管理:福清核電R 棒棒位：≤運行帶上限，主控無RGL404KA 報警。如R 棒棒位超出運行帶上限，主控產(chǎn)生RGL404KA 報警，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。R 棒棒位：≥運行帶上限，主控無RGL403KA 報警。如R 棒棒位超出運行帶上限，主控產(chǎn)生RGL404KA 報警，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。R棒棒位：≤低行程限制，主控無RGL401KA或RGL402KA 報警。如R 棒棒位超出低行程限制，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。如主控出現(xiàn)RGL001KA 等運行故障報警，提出工作申請，對測量柜/處理柜進行檢查。主控無 CCS 運行故障、C1-C4、C21、C22、超溫△T、超功率△T 等控制棒相關報警，若出現(xiàn)由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，如果出現(xiàn)瞬態(tài)由當班值長按報警規(guī)程處置，運行召集相關專業(yè)討論制訂應對措施。

2.汽輪機振動管理：根據(jù)福清核電 3/4號機在停機降功率過程中，機組以3MW/min 的速率降功率，容易出現(xiàn)汽輪機1/2瓦振動快速上漲。因此，應盡量控制降功率速率不超過3MW/min。建議機組連續(xù)降功率時，功率大于300MW 的階段，降功率速率控制在0.5-3MW/min，300MW 以下時，速率控制在0.5-1MW/min。

3.常規(guī)島管線振動管理: 根據(jù)福清核電機組升降功率實踐，1～4 號機組常規(guī)島未出現(xiàn)管線振動異常現(xiàn)象。機組調峰運行期間，相關部門需加強常規(guī)島管線、設備巡視及振動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時組織處理。

（三）燃料可靠性管理

1.低功率下ΔIref 及R 棒控制:福清核電在機組 545MWe 功率下，功率控制棒插入堆芯，功率控制棒插入堆芯時間不能超過12 個小時，有如下限制：（1） 升降功率速率不低于 2MWe/min；（2） 在 545MWe停留時間不超過5 小時。同時，當功率穩(wěn)定在 836MWe 時，R 棒存在超調節(jié)帶或低限現(xiàn)象，在ΔI 可以控制的前提下盡量不進行ΔIref 修改。在同時滿足如下條件，進行ΔIref修改：（1) 低功率運行時間大于 3 天；（2)ΔIref＜1%FP（ΔIref 最多設置為1%FP）；（3)R 棒低于低限且ΔI 進入C21 預報警。2.與功率相關的定期物理試驗:福清核電機組部分定期物理試驗建議在滿功率執(zhí)行，建議調峰運行期間避開該定期試驗（通過在定期試驗裕度內調整）。3.期間需要記錄的系統(tǒng)設備參數(shù)清單:福清核電機組反應堆功率、控制棒棒位、軸向功率偏差等參數(shù)需要記錄，以便于后續(xù)分析。

（四）機組調峰期間與福建電網(wǎng)溝通

機組短時深度降功率運行前，生產(chǎn)計劃處提前做好與福建省調調度計劃處的溝通，向省調調度計劃處提交書面聲明，要求控制機組短時深度降功率運行不超過5 小時，機組從545MW功率升回836/820MW穩(wěn)定運行12 小時以上才能再次降功率至545MW 運行。生產(chǎn)計劃處填報此次機組短時深度降功率運行的涉網(wǎng)檢修申請單，征得省調期間個別機組出現(xiàn)異常情況在545MWe 基礎上升回至836/820MWe 或降低功率運行甚至與電網(wǎng)解列以緩解缺陷影響或處理缺陷的同意。機組短時深度降功率期間，運行一處主控室運行當班值做好與福建省調調度臺的溝通,緊急情況下向省調申請將機組功率升回至836/820MWe 或降低功率運行甚至與電網(wǎng)解列，以緩解控制缺陷影響或處理缺陷。

三、總結

從福清核電所面臨的機組調峰形勢、機組深度降功率期間機組的運行控制、機組重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調峰期間與電網(wǎng)調度協(xié)調溝通等方面進行分析，得出控制結論，根據(jù)分析的結果執(zhí)行了切實可行的控制方案，可以很好指導福清核電深度調峰期間福清核電機組運行控制。