核電機組參與電網調峰的運行方式及效益分析

摘要：核能作為一種清潔能源，不僅能為生產生活提供海量的電力資源，同時對環境的影響微弱，是我國建設環境友好型國家的有力推動技術。文章通過分析核電機組在電網調峰中的發電成本和收益，提出合理的核電機組電網調峰運行模式，為核能發電企業生產提供輔助。

關鍵詞：核電機組；電網調峰；電力管控；企業效益；核能資源 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM623 文章編號：1009-2374（2016）14-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.069

核電機組調峰過程中，需要考慮發電企業進行核電機組調整的運行成本，計算核電機組調峰成本，結合核電發電機組運行的日、周、月、年數據，綜合多方面影響發電機組運行的因素，提高在發電企業生產電力資源過程中的靈活程度。只有合理配置電力資源，才能提升我國核能建設的科學、合理化程度。我國大規模建設核能發電站已成為核能發電站建設速度最快的國家。核能發電站運行需要制定很高的安全標準，進行周期性的維護，因此核能發電站建設費用是很大的，但運行效益明顯，且作為清潔能源對環境影響微弱，是目前世界電力資源發展的主要方向。

1 核電機組參與電網調峰運行現狀

生產生活中對電力的需求，要求核能發電機組參與電網調峰。核能電力是唯一一種能夠滿足大規模供電需求，且經濟效益顯著、不破壞環境的清潔能源。根據我國的電力資源發展計劃，快速發展核能電力是解決我國目前電力供應問題的主要發展方向。未來，核能電力在我國電力能源的組成中將顯得愈發重要。面對當下國家電網承載的電力輸送負荷低谷與峰值的差異明顯，需要建設新型的電網調整模式，核能電力使用數量的增加，需要電網調控系統加入對核電機組的控制。多種電力能源生成的電力資源在電網中融合，已經成為目前電網調控與運行的趨勢。

電網調控運行過程中，需針對核電機組參與電網電力輸送的方式，將核能電源與其他調峰電源聯合調整，目前的智能控制與集約化管理系統，成為電網運行的必要保障。世界范圍內的電網運作系統都通過多種方式，改進核電機組與電網調峰的相容度。核電反應堆技術從20世紀80年初期，就著手進行核電壓水堆、沸水堆新技術革新的中子反應堆的電力負載測試。測試結果表明：核電機組能夠承受高強度的電力輸送負荷，為核電機組參與電網調峰打下了堅實的理論基礎。世界各核電大國在這方面做了大量的研究和實踐。

美國的核能電力發電設施建造過程較早，20世紀70年代就已經開始進行核電機組參與電網調峰的研究。美國威斯特伍德核能電力公司建造的壓水堆發電機組，經過多次發電負荷測驗，測驗表明核能機組能夠承受在5個更換燃料周期之內進行750次以上的高負荷運行。

法國38臺核電機組共占全國核電裝機總容量50%以上的機組，參與了電網調峰運行。在電網電力輸送過程中，法國的核電調峰最大可控功率為4050MW，占法國全境電力的35%，法國已經完成了2500次電網負荷跟蹤。

德國和日本也有大量的核能電力參與電網調峰運行，德國聯邦電力公司進行了3500次以上的核電參與電網調峰的運行研究，15臺發電能力在14989MW的核電機組參與了電網的電力輸送，最大可控電功率為2890MW，占德國全電網發電容量的28%。日本之前也進行了核電機組功率全開向電網輸送電力的實驗，但由于2010年福島核電站事故的發生，日本的核電發展與測試計劃已暫停，日本的核電發展速度已經放緩。

我國的核能發電機組多建設于東部沿海或南部沿海的經濟發達中心，目前的核能發電技術需要大量的冷卻水，對地理環境有要求，同時核電機組靠近東南沿海對電力需求量大的地區，也有利于核電機組進行電網調峰，減少電力輸送成本。

2 常見核電機組參與電網調峰模式

2.1 我國常見核電機組種類

目前世界核電站發電主流模式是壓水反應堆式核能電站，占全球核電站中85%以上，我國目前建造的核電站中除了秦山三期的機組外，其余都采用壓水反應堆這一核電發電站建設模式。

傳統壓水反應堆機組長時間進行高伏的電網電力輸出情況較差，根據追蹤的電力數據，傳統壓水反應堆適合參與長期低伏的電網運行。改進型壓水反應堆在核電機組滿負荷的全功率運行下，仍能夠保持安全穩定地發電。改進型壓水反應堆依靠反應堆內使用的硼酸溶液濃度的增減來應對調峰，但單純依靠冷卻液濃度的調整，難以滿足核能反應堆對電網用電量迅速變化進行相應調整的要求，所以改進型反應堆通過設置反應堆控制棒，滿足電網迅速變化的要求。

2.2 我國核電機組參與電網調峰模式

目前我國的電網調峰處于可調整電源比重下降，調峰需求增大，調峰差異增加的不和諧情況，核電需要增加能夠降低運行處理的系統，增加整體電網的調整能力。核電發電站參與電網的調峰，需要中央控制，因為電網的調峰過程中如果核電機組的操作不合理，可能引發安全問題，同時也影響發電站的經濟效益。核電站通常使用的調峰管理方式是科學設置核電站原料更換

時間。

科學設置核電站原料更換時間的調峰方式是指核電機組完成發電過程之后，將核電機組運行完全停止，在新的發電原料更換之前，利用時間差進行核電機組的維修，以保證在運行期間核電反應堆的安全與穩定。這種方式核電機組參與電網調峰最常用，同時對核電站經營收入影響最小。

3 核電機組聯合多電源電網調峰模式

在國家電網的電力輸送過程中，需要對多種不同發電模式的電力資源進行整合。不同發電方式的電站運行模式可以相互補充，電網需要根據電站的運行方式，發電特性，制定合理的電力調控策略，同時兼顧電力輸送過程的經濟型。

核電機組直接參與電網日負荷調峰模式中，為滿足核電站運行安全，保證電網調整速度需要采用“12-3-6-3”的核電機組追蹤模式。通過分析核電發電的處理模式，可以正確調整電網調峰的深度與速度，同時最大限度地保證核電站反應堆運行的穩定，以提升發電企業的經營收入。

核電機組與其他水力發電機組、火力發電機組、風力發電機組處于同一電力運行網絡下時，對于聯合電力調峰，需要使用考慮多種發電機組運行因素，比如負荷需求、備用機組、發電出力、開關機時間等，采用優化后的合理調整模型，保證在電網調整過程中，核電發電機組仍然能夠平穩運行。

多種電力資源協調運行與互動機制調整機制的建立，能夠有效提高新能源核電力在電網系統調峰中的穩定性。優化電力資源生產結構，結合大量的實際測算數據，才能使核能發電系統的發電績效得到提高。新能源的應用不僅是對自然環境的保護，同時作為新興技術，能夠通過減少使用的成本，創造更多的生產價值，這是傳統發電模式所不具備的特點。

電網調峰的控制系統需要針對目前協同多電力輸送源頭的能力，采取智能化控制提升電網調峰過程的效率，整合核能發電強大的發電能力，在調峰過程中以科學的調峰規劃，為核能發電企業減少運作成本，同時提高我國的國家電網在電力輸送環節中的靈活度。

目前核能技術與電網調控的發展已經能夠滿足核能電力與其他種類的電力運作的運行需求，控制電網中的電力輸送功率。先進的電網控制模式，是核能等新型能源電力發展的必要保證。電力科研人員仍需不懈努力，突破目前核能發電遇到的技術瓶頸，提升核能資源在發電過程中的應用程度，為人類創造美好的明天。

4 結語

大力推行核能發電技術，是對我國建設創新型國家發展戰略的貫徹，不僅提高了我國對核能技術的利用，更保護了自然環境。目前以核能為首的水利發電、風力發電、太陽能發電等清潔能源發電技術已經逐漸取代傳統的火力礦石能源發電技術成為主流。核電發電機組作為清潔能源中的佼佼者，能夠滿足電網調峰的需求，在保證穩定的同時兼顧發電企業的經濟效益，我國應該繼續加大核能發電技術的投入力度，促進核能技術的飛躍。

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作者簡介：陳偉（1987-），男，山西平遙人，山東核電有限公司助理專工，助理工程師，研究方向：核電廠運行。

（責任編輯：秦遜玉）