秦山核電機組廠用電率計算方法分析及改進

習娟

【摘 要】通過研究核電機組廠用電系統，參考發電廠用電率行業標準算法，提出核電機組發電廠用電率統計數學模型和計算方法，經計算結果對比指出現行公式偏差及其原因。

【關鍵詞】核電機組；廠用電量；廠用電率；計算方法

【Abstract】Based on the calculation methods introduced in Calculating Method of Economical and Technical Index for Thermal Power Plant（DL/T 904—2004） and main electrical wiring diagram of the nuclear power plant，this paper proposed the new calculation model and formula of service power rate. By comparing with calculation results， points out the deviations and reason.

【Key words】Nuclear power unit；Service power；Service power rate；Calculation method

0 引言

廠用電率是電廠重要的技術經濟指標之一，與電廠運行經濟效益直接相關[1-7]，也與集團公司節能減排考核指標萬元工業增加值能耗密切相關。以年發電量490億kW·h為例，廠用電率節省0.1%，按照電價0.43元/kW·h（標桿電價）計算，每年可節省發電成本2107萬元。

但目前秦山核電機組在廠用電率指標的計算上存有偏差，因此，一個亟待解決的問題是對廠用電率算法進行規范統一。這對于指標的精確計算和準確反映有實際意義，也利于同類機組的橫向比較和對標管理。

鑒于此，本文根據電力行業廠用電率標準計算方法，結合秦山核電機組的實際情況進行分析，規范并制定出符合我公司的指標計算標準。

1 廠用電介紹

1.1 廠用電源分類

核電站廠用電系統是保證電廠核安全和電廠可用率的關鍵，它的功能是在各種工況（正常、異常或事故工況）下，為核電站核安全級的設備提供安全可靠的電源，以保證核電站的安全運行，必須有足夠的可靠性且多重配置[8]。典型的核電廠廠用電系統圖見圖1。

核電站廠用電的電源分為廠外電源和廠內電源。廠外電源包括正常電源和備用電源。正常電源系統的供電方式為：在正常運行條件下，廠用電設備的電源來自高壓廠用變壓器，而高壓廠用變壓器接在發電機出口處，即由發電機供電。當發電機停止運行時，發電機出口斷路器斷開，由500kV主電網經主變壓器倒送電，即互供用電。

備用電源系統是當廠用工作電源停運時給廠用電提供應急電源。其供電方式為：由220kV高壓系統經輔變（啟/備變）向廠內供電。

應急柴油發電機組是核電廠內獨立的應急電源。當廠用工作電源和廠外備用電源失去是，為應急廠用設備提供電能。

1.2 廠用電率計算

按照DL/T904-2004“火力發電廠技術經濟指標計算方法”廠用電率計算方法如下[9]：

1.2.1 發電（生產）廠用電率

發電廠用電率是指發電廠生產電能過程中消耗的電量（稱發電廠用電量）與發電量的比率。

式中：Lcy表示發電廠用電率（%）；Wf為統計期內發電量（kW.h）；Wcy為統計期內廠用電量（kW.h）；Wh為統計期內總耗用電量（kW.h）；Wkc為統計期內按規定應扣除的電量（kW.h）。

下列用電量不計入發電廠用電的計算：

1）新設備或大修后設備的烘爐、煮爐、暖機、空載運行的電量；

2）新設備在未正式移交生產前的帶負荷試運行期間耗用的電量；

3）計劃大修以及基建、更改工程施工用的電量；

4）發電機作調相機運行時耗用的電量；

5）廠外運輸用自備機車、船舶等耗用的電量；

6）輸配電用的升、降壓變壓器（不包括廠用變壓器）、變波機、調相機等消耗的電量；

7）修配車間、副業、綜合利用及非生產用（食堂、宿舍、幼兒園、學校、醫院、服務公司和辦公室）的電量。

1.2.2 綜合廠用電率

綜合廠用電率是指全廠發電量與上網電量的差值與全廠發電量的比值，即：

式中：Lzh表示綜合廠用電率（%）；Wwg為全廠的外購電量（kW.h）；Wgk為全廠的關口電量（kW.h）；Wf為統計期內發電量（kW.h）。

2 存在問題及分析

秦山核電機組堆型多樣，有不同容量的壓水堆機組以及加拿大的CANDU型重水堆。其電氣主接線方式也不同，秦一廠300MWe機組通過220kV系統接入浙江電網，秦二廠2×650MWe+2×660MWe、秦三廠2×728MWe共6臺機組，通過500kV秦山聯合開關站接入華東電網。鑒于以上差異，同時廠用電算法未能按照統一標準進行規范，導致指標統計口徑不一致，主要表現在：

1）在指標計算時，對非生產用電扣除原則不一致。

2）大修期間機組互供受電。扣除互供受電的具體做法有差異，致使機組并網至滿功率期間的電量扣除原則不一致。

3）輔變空載損耗。輔變按照運行工況分為投運電量和空載損耗電量，在發電廠用電率指標計算時空載損耗電量扣除原則不一致。

4）關口電量。在綜合廠用電率指標計算時，對關口電量的定義不一致。

3 核電廠廠用電率指標統計方法分析

3.1 發電廠用電率

3.1.1 數學模型的建立

為了解決上述計算問題，需要提出新的廠用電指標統計思路。按照核電廠廠外電源供電方式，提出圖2所示廠用電量平衡模型。

3.1.2 模型分析

根據不計入發電廠用電的規定，秦山核電機組計算發電廠用電率時應扣除電量為：大、小修用電量、非生產用電量和輔變（啟備變）熱備用狀態下的空載損耗電量。非生產用電量包括廠區辦公樓、食堂、倉庫、加工車間等用電。

按照新統計數學模型，發電廠用電量等于來自發電機出口的廠變電量扣除非生產用電量。但受廠用電主接線特點的影響，來自發電機出口的廠變電量無法直接讀出，因此采取反向計算法，即來自發電及出口的廠變電量等于廠變電量減去互供受電。得出統計期發電廠用電率的計算公式為：

3.2 綜合廠用電率

3.2.1 數學模型的建立

在電力生產過程中，發電機出口電能并不能全部輸送到電網，有一部分電能需要消耗在電廠內部生產環節，包括循環水系統、給水系統等輔助系統的廠用電消耗以及主變變損。假設廠用電接線系統單一，不存在從網上購入廠用電、廠用電與非生產用電混雜等因素，按照核電廠廠供電方式，提出圖3所示核電廠電量平衡模型。

3.2.2 模型分析

根據式（2）結合圖3，可以看出綜合廠用電量包括發電廠用電量以及各類損耗及非生產用電[10-11]。需要指出的是，華東網調原關口電量計量點設置在二期1#、2#主變高壓側和秦山三期1#、2#主變高壓側。計量點調整后，華東電網根據各廠主變側的電能表的電量值按比例分配線路側的電表的電量值，從而計算出秦二、三廠的各自上網電量。因此，秦二、三廠以分攤后的上網電量作為全廠的關口電量。

3.3 計算結果與討論

根據式（9）和式（2）計算出修正后的廠用電率，與現行公式計算結果見表1。

可以看出，指標修正后：

1）秦一廠發電廠用電率減小了0.02%，是由于扣除了啟備變空載損耗電量。修正后綜合廠用電率計入了主變變損，但結果減小了0.53%，甚至低于發電廠用電率6.55%，與理論不符，是由于發電機出口電能表計量回路系統誤差所致。

2）秦二廠發電廠用電率增加了0.02%，是由于原計算公式扣除了大修期間的廠變電量，即扣除機組互供受電，與標準分析公式計算原則一致。但具體做法是人為扣除了機組開始大修到升至滿功率期間的電量，由于機組并網至滿功率期間的電量來自發電機出口，因此這部分電量不應該被扣除。綜合廠用電率增加了0.26%，是由于計入了主變高壓側至關口電能表之間的損耗。

3）秦三廠發電廠用電率算法與模型分析結果一致。綜合廠用電率增加了0.08%，是由于計入了非生產用電量。

同時需指出的是，目前秦一廠非生產用電扣除了外聘樓（工程公司用電）、南北湖管委會用電，未扣除完全，秦二廠未扣除非生產用電。這說明廠用電的計量網絡不完善，是指標管理優化的下一步工作。

4 結語

通過深入研究核電機組廠用電系統，并結合發電廠用電率行業標準算法，提出核電機組發電廠用電率統計數學模型和計算方法，經計算結果對比指出現行公式偏差及其原因。這該方法為核電廠生產統計分析提供了理論依據，為節能降耗工作提供了支持，建議相關電廠采納使用。

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[責任編輯：田吉捷]