基于AP/CAP核電機組的調峰管理研究

梁恒福 狄樂蒙

摘 要 針對全國電力需求量縮減帶來的調峰矛盾這一現象，提出一種基于成本補償加收益分享的調峰經濟補償方案，根據參與深度調峰機組的調峰電量補償調峰成本，同時將未參與調峰的機組的多發電量的收益進行分享。該方案不僅可以補償服務方的成本支出，還能解決由于調峰造成發電量減少帶來的投資方內部收益率下降的問題。

關鍵詞 核電;調峰管理;成本和收益

1國內核電調峰現狀

核電作為環保、持續、可靠的低碳能源，在世界電力能源中，占有舉足輕重的地位[1]。另由于核電在發電成本、技術成熟度以及供電穩定性等三個方面具有比較優勢，有可能成為未來能源系統的主要電源類型之一[2]。現階段我國大部分核電機組帶基本負荷運行，不參與電網的調峰。但隨著我國電力需求放緩，第三產業在國民經濟中占比提升以及居民用電量比重增加，負荷峰谷差日益增大，可再生能源發電在電力系統的比例不斷提高，電力系統調峰形勢越來越嚴峻，部分地區核電機組面臨著較為迫切的調峰運行需求，而這也必將引發調峰責權分擔的公平性爭議[3]。

當前國內核電參與電網調峰運行有如下三種方式：

（1）有計劃的短期低負荷運行甚至調停備用。目前核電機組參與調峰運行的主要方式。

（2）年調節運行方式。目前該方式僅在各核電廠層面進行，無法在全國層面進行整體規劃和平衡。

（3）日負荷跟蹤。目前該方式國內尚未應用，也缺少相關的運行經驗。

為此，本文立足于當前電力市場環境，遵循國家電力監督委員會頒布的《并網發電廠輔助服務管理暫行辦法（[2006]43號文）》[4]，從技術和經濟兩個方面分析核電參與調峰的合理方案。

2AP/CAP核電機組調峰運行的技術可行性和經濟性分析

AP/CAP系列機組核調峰的技術可行性。AP/CAP機組基本通過灰棒來控制反應，調節功率，以適應電網負荷變化，代替過去用改變冷卻劑水的硼濃度來跟蹤負荷的方法，減少了廢水量[5]。AP/CAP系列機組具備跟蹤負荷調峰的能力，但調峰的深度及負荷調節速率需要根據電網負荷情況及核電機組自身安全等因素綜合考慮。頻繁調節功率將降低核燃料及包殼、高能管道、壓力容器、蒸汽發生器、主泵以及控制棒驅動機構等主要核設備的可靠性，甚至在反應堆低功率下或者中間功率水平運行時，增加諸如發生彈棒事故的風險。

AP/CAP系列機組核電調峰的經濟可行性。根據兩個細則規定，火電機組的無償調峰的責任較大，現有的調峰經濟補償方法通常僅彌補了部分提供調峰服務機組的成本，而考慮參與調峰的機組由于發電量下降，將損失部分發電利潤，因電量少發造成的利潤損失通常不做補償，因此具備調峰能力的機組的調峰積極性不強。另一方面，核電對提供有償調峰服務的機組進行了經濟補償，但是核電機組由于多發電量帶來的收益要大于支出的調峰補償。因此，核電愿意支付調峰補償，而不愿意減少發電量。

3AP/CAP核電機組調峰管理方案

本文建立了一種“采用成本加收益的調峰經濟補償模式”。如圖1所示，補償方案由成本補償和收益補償兩部分組成。

補償模式的核心是補償調峰機組的實際成本。圖1中實線是根據現行“兩個細則”的方式補償參與調峰機組所發生的成本，具體的補償費用的計算是匯總所有參與深度調峰機組所需的成本費用總和，然后根據需要支付調峰補償電廠的發電量、電費的比例進行成本分攤。圖1中虛線是將電廠超發電量的收益部分按照投資收益率相等的原則進行分享。成本補償是為了補償參與調峰的機組成本的增加額而進行的補償過程，收益補償是將未參與調峰的機組由于多發電量帶來的額外收益與參與調峰的機組分享的過程，兩種的計算方法正好相反。該模式需要確定的核心參數包括：各類型機組的責任調峰與深度調峰的界限、參與調峰機組的成本補償標準、各類型機組的投資回報率參數（如上網電價、單位千瓦動態投資、年利用小時數、折舊率、燃料價格、燃料消耗量等）。

基于“采用成本加收益的調峰經濟補償模式”，本文制定了一套科學、可行的AP/CAP核電機組調峰參與管理方案。該方案由如下四部分組成：

3.1 核電機組通過合理安排檢修時間參與長周期調峰

由于核電機組的換料特性，需在燃料壽期滿后停堆換料，并且核電機組在運行規定時間后也需停堆大修。因此，通過合理的安排核電機組的換料和檢修計劃，能夠積極參與電網的年、月等長周期調峰。

3.2 采用成本加收益的調峰經濟補償模式

采用成本加收益的調峰經濟補償模式體現了調峰責任公擔的原則，與現有補償機制相比，增加了調峰經濟補償力度，理清了調峰輔助價格的行程機制，有利于調動發電機組的調峰積極性，能夠進一步挖掘電力系統的調峰能力。

3.3 積極開展機組調峰成本測算工作

不同類型的電源中，煤電機組的調峰成本是重點需要測算的，如煤電在不投油穩燃情況下的調峰成本以及投油穩燃情況下的調峰成本均需進行合理測算。另外，若AP/CAP核電機組參與深度調峰，承擔了調峰責任以外的責任，機組也應該可以獲得調峰成本和收益的補償，因此核電機組參與調峰也應當開展相應的調峰成本測算工作。

3.4 合理確定不同類型機組的調峰責任

調峰責任界限之前是參考不同電源類型的調峰能力，進行界定的，在研究經濟補償機制的時候，調峰責任界限直接影響著經濟補償額度，直接影響著利益分享的測算。對于核電機組的調峰責任應參考核電保障性消納管理辦法，保障電量以外的電量才考慮一定比例的調峰責任。

4結束語

良好的經濟補償模式能有效地刺激火電機組的調峰積極性，并保證核電機組安全可靠的維持基荷運行狀態。在良好的經濟補償模式的作用下，實現核電滿發而火電減發的目的，直接降低了發電總量中火力發電所占的比例，間接減少了不可再生資源的利用率，帶來了良好的生態效益。AP/CAP核電機組調峰參與管理方案的實施不局限于某個核電項目，就目前而言，并網發電廠“兩個細則”中關于核電的考核要求及補償標準并不完善，已有的調峰經濟補償機制對傳統發電廠不具備較強的吸引力，傳統發電廠的調峰積極性僅限于其責任調峰范圍水平。因此，一套好的核電調峰管理方法及補償標準將會幫助一個省乃至區域解決調峰矛盾的核心問題，為地區的發展帶來良好的社會效益。

參考文獻

[1] 國家發展與改革委員會.核電中長期發展規劃（2005-2020年）[R]. 北京：國家發展與改革委員會，2007.

[2] Zhao X，Yang Y，Feng T，et al. International cooperation on renewable energy electricity in China – a critical analysis[J]. Renewable Energy，2013，55（7）：410-416.

[3] 楊益晟，張健，馮天天.我國核電機組調峰輔助服務經濟補償機制研究[J]. 電網技術，2017，41（7）：2131-2137.

[4] 國家電力監督委員會. 并網發電廠輔助服務管理暫行辦法（[2006]43號文）[EB/OL]. https：//wenku.baidu.com/view/dfdf1dd8ce 2f0066f53322d8.html#，2010-5-8..

[5] 汪映榮.CAP1400核電技術特點和工程進展[J].中國核電，2018， 11（1）：35-40.

作者簡介

梁恒福（1991-），男，山東威海人;畢業院校：山東理工大學，專業：電氣工程，學歷：碩士研究生，現就職單位：國核示范電站有限責任公司，研究方向：核電站電網接口。