海洋核動力平臺電力負荷統計方法研究

張 琪，張 力，胡雙進，范譜林，馬以文

海洋核動力平臺電力負荷統計方法研究

張 琪，張 力，胡雙進，范譜林，馬以文

（武漢第二船舶設計研究所， 武漢 430064）

我國正在進行海洋核動力平臺國家示范工程項目，電力負荷統計是其電力系統設計的關鍵部分。本文分析了海洋核動力平臺電力負荷的特點，提出了適用于海洋核動力平臺的電力負荷統計方法，為電力系統的設計提供了一定的依據。

海洋核動力平臺 電力負荷 統計方法

0 引言

隨著海上電力需求的不斷增加，水上移動式核電站已經逐漸成為一個發展趨勢。我國正在進行海洋核動力平臺國家示范工程項目，其設計在國內尚屬首次，因此其設計存在許多難點。電力負荷計算是海洋核動力平臺示范工程的一項很重要的工作，其目的是確定海洋核動力平臺正常電源和應急電源的容量與配置。如果計算不準確，選擇的發電機組不恰當，將直接影響海洋核動力平臺用電設備的正常工作和電源運行的經濟性與可靠性。

由于海洋核動力平臺屬國內首創，且其運行工況紛繁眾多，電力負荷綜合了船舶負載和核電站負載的特點，因此加大了其電力系統負荷計算的難度。因此，要得到比較準確的平臺電力系統負荷計算結果，必須對各個用電設備的實際負荷以及具體使用情況做周密細致的調研研究，全面地加以考慮和分析。

1 常用的負荷統計方法

目前，計算船舶電力負荷的方法較多，常用的計算方法有：需要系數法；三類負載法；日夜負載法；概率分析計算法等。這些計算方法都略有不同，不同類型的船舶選擇的計算方法都不盡相同。即使是同一種方法，當應用于不同用途的船舶上時，使用方法也有些差別。盡管計算的方法各種各樣，但是其基本思路是類似的，即計算船舶在各工況下用電設備所需的功率。

在上述方法中，目前需要系數法和三類負載法應用最多。如果能夠選取合適的需要系數、負荷系數或同時系數等參數，這兩種計算方法可以得到比較準確的計算結果。

1.1 三類負荷法

三類負荷法是使用最多的一種計算電力負荷的方法。它將用電負荷按其使用特點分成了三類，首先計算出各用電設備在各工況下的實際使用功率，在計算過程中考慮了各設備的負荷系數和同時系數；然后再計算出各工況下各類負荷的實際使用總功率；最后分別選取各類負荷的總同時使用系數，計算出總負荷。由于數據充分三類負荷法能求得較精確的計算結果。

1.2 需要系數法

需要系數法較適合于中、小型船舶的電力負荷的計算。所謂需要系數，就是指設備使用時需要的最大功率與其額定所需總功率之比，需要系數綜合考慮了用電設備的負荷狀態、工作制以及該類設備同時工作等方面的情況，一般是根據多年的實際經驗所得，一些設備的需要系數可參考相關設計手冊與規范。

為得到負載實際需要的總功率，首先選擇計算工況，確定各工況下需要使用的電氣設備，然后再確定各用電設備的額定功率和需要系數，最后計算出各工況下的總功率。

2 海洋核動力平臺負荷分類

由于海洋核動力平臺配置了兩個相互獨立的核反應堆機組，因此本文按照各設備功能將海洋核動力平臺的用電設備分為三類。

1）單個反應堆用電設備：指與核反應堆相關，兩個堆各自獨立配置一套的核動力裝置用電設備，這些設備的使用情況與核反應堆的運行狀態相關。屬于這類的用電設備如一回路系統的反應堆冷卻劑泵、二回路系統的汽輪發電機組輔助設備、電動給水泵及循環冷卻水泵等。

2）兩個反應堆共用設備：兩個反應堆共用的設備不專屬于某一反應堆機組，但是參與兩個反應堆機組的運行。該類用電設備的使用情況同樣與核反應堆的運行狀態相關，如反應堆空調系統即屬于該類設備。

3）平臺公用用電設備：指與反應堆無關的平臺其他系統非核動力裝置用電設備，包括舾裝系統、艙室環境控制系統、保障系統、消防系統、通信導航系統、綜合平臺管理系統、照明系統、單點系泊系統等。該類用電設備的運行情況與反應堆的狀態沒有直接關系，其功能不直接影響核反應堆機組的運行，不論反應堆是否運行都需投入使用。

3 海洋核動力平臺負荷統計方法

海洋核動力平臺負荷統計分為正常電力負荷計算與應急電力負荷計算兩部分。正常電力負荷計算的目的是針對在正常工況下電力負荷的定量分析，作為確定輔汽輪發電機組功率和數量。應急電力負荷計算的目的是針對發生核動力裝置事故停堆時的余熱排出等各種應急工況下的電力負荷定量分析，作為確定電力系統配置蓄電池組、柴油發電機組等應急電源設備功率和數量。

由于海洋核動力平臺屬于國內首創，沒有母型船可以參考，難以得到較準確的需要系數，因此本文主要采用三類負荷法對海洋核動力平臺的負荷進行統計。同時海洋核動力平臺結合了核電站和船舶的特點，需要綜合考慮兩者的負荷特點。

本文根據海洋核動力平臺的負荷分類情況，將全平臺的電力負荷分為兩大類進行統計，第一類是與核反應堆運行狀態有關的單個反應堆用電設備和兩個反應堆共用的設備，第二類是平臺公用用電設備。

單個反應堆用電設備和兩個反應堆共用的設備與核電機組的運行狀態有關，因此這兩類負荷按照反應堆的運行狀態分為啟堆、正常運行、正常停堆、事故停堆、換料等幾種工況進行統計。

平臺公用設備與反應堆的狀態無關，則按照船舶的分類分為以下三種工況進行統計：

1）正常要求工況：平臺處于正常作業和正常居住要求下。

2）最低要求工況：平臺處于正常作業，但居住條件只能滿足人員的最基本需求。即對于炊事、取暖、食品冷凍、機械通風、衛生、淡水等設備只能提供最低限度的滿足。

3）應急工況：平臺已處于應急狀態，只能保證應急工況下平臺操縱、安全相關設備如應急消防泵、應急艙底泵、救生艇救助艇、廣播等設備的供電。

為得到某種工況下海洋核動力平臺的負荷統計結果，首先將單個反應堆用電設備和兩個反應堆共用的設備在該工況下的負荷統計結果相加，若平臺處于正常作業狀態，則再加上平臺公用設備在正常作業工況下的負荷統計結果，若平臺進入應急工況，則加上應急工況的平臺公用負荷統計結果。將三種類型的負荷統計結果按照工況分類合理的相加后，最終得到我們所需的電力負荷情況。

4 結語

本文就目前的船舶電力負荷統計方式進行了一些探討，綜合考慮了海洋核動力平臺負荷的特點，將海洋核動力平臺的負荷進行分類，提出了適用于海洋核動力平臺的電力負荷統計方法，為確定海洋核動力平臺正常電源和應急電源的容量以及電力系統的配置奠定了基礎。

[1] 龐科旺. 船舶電力系統設計[M]. 北京: 機械工業出版社, 2010.

[2] 船舶設計實用手冊[M]. 北京: 國防工業出版社, 2013.

[3] 中國國家能源局. NB-T 20051-2011核電廠廠用電系統設計準則[S]. 北京: 中國國家能源局, 2011.

Research on Power Load Statistic Method at Offshore Nuclear Power Station

Zhang Qi, Zhang Li, Hu Shuangjin, Fan Pulin, Ma Yiwen

（Wuhan Second Ship Design and Research Institute, Wuhan 430064, China）

TM714

A

1003-4862（2018）01-0049-02

2017-11-15

張琪(1992-)，女，工程師。研究方向：電力系統。E-mail: 443544615@qq.com