核電參與電網(wǎng)調(diào)峰的運行策略研究

張清元

中圖分類號：TM9 文獻標(biāo)識：A 文章編號：1674-1145（2017）09-196-01

摘要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，國民對電能的需求越來越大。核能是一種清潔能源，它對電力系統(tǒng)的介入不僅可以為我國企業(yè)與居民提供大量的電能，還在一定程度上促進了氣候環(huán)境的改善，通過核電調(diào)峰，可以低估減輕調(diào)峰壓力，也可以減少系統(tǒng)的運行成本，并且對于風(fēng)電、光伏發(fā)電的有明顯的作用。本文在此對核電參與電網(wǎng)調(diào)峰的運行策略進行研究。

關(guān)鍵詞 核電 電網(wǎng)調(diào)峰 運行

一、核電機組參與電網(wǎng)調(diào)峰方式

（一）跟蹤負(fù)荷調(diào)峰

跟蹤負(fù)荷調(diào)峰指的是現(xiàn)代壓水堆和電阻有著跟蹤負(fù)荷調(diào)峰的能力，所以調(diào)峰的速度和深度必須根據(jù)負(fù)荷的情況與核電組的自身安全進行多方面的考慮。

（二）極端日壓出力運行

極端日壓出力運行指的是在不能進行負(fù)荷跟蹤調(diào)峰的前提下，利用提高火電與水電這樣的可調(diào)電源開機容量來增強系統(tǒng)調(diào)峰能力。

（三）核電站換料大修時間合理安排

在發(fā)電循環(huán)完成之后，核電機組需要停機，然后采用新的組件換掉舊的燃料組件。核電站對這換料大修的時間進行合理地安排，在維修之后可以確保下一次的發(fā)電循環(huán)的平穩(wěn)運行。換料大修是參與系統(tǒng)調(diào)峰對本身經(jīng)濟影響最小且最為容易實施的手段，特別是在冬季。

二、各類機組的調(diào)峰能力

（一）原型堆

這種機組是利用長期低功率運行的方式進行調(diào)峰，復(fù)合跟蹤能力不是很好。

（二）A模式壓水堆

這種模式的壓水堆機組是在滿功率水平下運行，較為穩(wěn)定，它的反應(yīng)堆功率主要靠可溶硼濃度進行調(diào)節(jié)，也可以按照控制棒進行功率的調(diào)節(jié)。其條件為在80%循環(huán)壽期內(nèi)采用“12-3-6-3”的日負(fù)荷跟蹤。“12-3-6-3”為負(fù)荷高峰時帶12h滿出力，在負(fù)荷降低的時候用3h的線性減負(fù)荷，于50%FP的平臺上運行6h，在早上用3h線性加負(fù)荷到滿出力。

（三）G模式壓水堆

G模式的壓水堆機組核電站同樣可以用“12-3-6-3”的模式進行調(diào)峰，30%FP是它的最低運行功率。它也可以在50%FP、75%FP兩種功率平臺上進行長時間的低功率運行。

（四）RPR與AP1000機組

EPR機組和AP1000都是第三代核電機組。都具有著良好的日負(fù)荷跟蹤能力，前者還可以長期低功率運行，臺山核電站手氣工程就是兩臺EPR機組，而AP1000機組使用灰棒控制反應(yīng)，調(diào)節(jié)功率，有一定的環(huán)保性能，廢水量得到了一定闖紅燈度的減少，它也有著長期低功率運行的能力，三門核電站采用技術(shù)就是AP1000技術(shù)。

三、包含核電機組多種電源聯(lián)合運行調(diào)峰運行策略

（一）直接參與日負(fù)荷調(diào)峰

在直接參與日負(fù)荷調(diào)峰當(dāng)中，根據(jù)核電調(diào)峰的速度和深度，壓水堆核電組使用“12-3-6-3”的處理方式能夠參與電網(wǎng)日調(diào)峰的運行。而第三代的核電機組EPR、AP1000具有更好的性能，所以可以在全部壽期的前90%時間里按照“15-1-7-1”的方式參與電網(wǎng)的調(diào)峰運行。

（二）核電和水火電聯(lián)合調(diào)峰

在過去的水火電聯(lián)合短期優(yōu)化運行模型通常是以系統(tǒng)運行成本最低為目標(biāo)函數(shù)來保證在一定時間里水、火電機組的聯(lián)合發(fā)電計劃。在核電被引入之后，現(xiàn)在這一規(guī)劃問題考慮的條件更多，包括了機組出力特性的非線性，系統(tǒng)負(fù)荷的需求，機組開停機頻率和持續(xù)時間等。安全性與經(jīng)濟性都會影響到核電的調(diào)峰速度與深度，所以要盡量簡化出力的調(diào)節(jié)次數(shù)，可是可以按照“12-3-6-3”的方式參與調(diào)節(jié)，于此同時，也需要像過去一樣參考各類的調(diào)峰方式的調(diào)峰成本，可見表1。

由表1可見，核電調(diào)峰的方式所用的成本要比燃煤開停與棄水調(diào)峰都要低，所以在水電調(diào)峰和火電調(diào)峰都無法完成后，可以選擇核電調(diào)峰的方式。可以建立核電與水火聯(lián)合調(diào)峰模型。

（三）核電與新能源的聯(lián)合調(diào)峰

1.與風(fēng)光儲的聯(lián)合運行。因為風(fēng)電和光伏發(fā)電都有著一定的波動性、隨機性，很難做到準(zhǔn)確的預(yù)測與良好的控制，所以在其進入電力系統(tǒng)后，傳統(tǒng)的機組爬坡速率往往不能滿足其需要的短時功率波動等條件。所以擁有良好調(diào)峰特性的核電機組能夠促進這一部分可再生能源地開發(fā)與利用。

2.與抽水蓄的聯(lián)合調(diào)峰。核電與抽水蓄的聯(lián)合調(diào)峰大概可分為兩種模式，一是核電機組利用一定深度的日負(fù)荷跟蹤調(diào)峰，然后對抽水蓄能的抽水和發(fā)電工作的曲線進行恰當(dāng)?shù)匕才牛@樣的聯(lián)合運行可以讓總出力的曲線跟著日負(fù)荷率曲線的變化而隨之變化；還有最終是核電機組帶基荷運行，它不參與電網(wǎng)的調(diào)峰，抽水蓄能機組發(fā)揮自身的調(diào)節(jié)功能，跟蹤日負(fù)荷率曲線的是它們的總出力線。前者需要考慮抽水蓄能的與核電調(diào)峰的約束，后者只考慮抽水蓄能機組的約束。

四、結(jié)語

綜上所述，本文闡述了核電機組電網(wǎng)調(diào)峰的方式與各類機組調(diào)峰的能力，進而包含核電機組多種電源聯(lián)合運行調(diào)峰運行策略進行了具體的分析，通過分析得知，在目前，核電技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進步，但其中的潛能也依舊很大，它對于電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益以及社會效益都有著巨大的影響，我國應(yīng)繼續(xù)加大研發(fā)力度，使核能技術(shù)水平再次提升。endprint