對核電機組參與電網調峰的運行方式及效益的研究

柴磊斌+李可健

摘 要：隨著我國改革開放進程的加速，我國的核電建設的規模正在逐步的擴大，我國在這方面已經走在世界的前端，核電的安全性要求極高，基礎建設的費用也高，但是一旦建成，其運行的費用較低。本文針對核電機組參與電網調峰展開研究，提出合適的運行方式以增加效益。

關鍵詞：核電機組；電網調峰；運行方式；經濟效益

引言：核能一直被列為清潔型能源，是我國的基礎能源之一，用于電力方面可以為我國的生產生活提供充足的電能，核能的應用對周邊的環境影響較小可以推動我國的環保建設。在電網調峰的實際應用中，應該考慮并計算運行成本，尋找合適的方法控制成本。

一、核電機組的運行特性

（一）功率調節

以壓水堆核電機組為例，核電機組的快速調節功能可以改變機組的運行功率，如果頻繁的調節可能會造成金屬部件的疲勞，燃料的破損，放射性廢水的增加，因此，在調節功率時需要注意核電機組安全性能的具體操作，監管功率調節的深度可以控制核電機組的運行狀態，保障運行的安全和穩定。

（二）負荷跟蹤

在核電機組運行時，負荷跟蹤會受到一定的限制，但是并不影響使用。應該從控制系統的性能處著手，多方面的考慮負荷跟蹤的能力，在跟蹤時，可以通過控制反應的速度實現跟蹤的控制。

（三）延伸特性

核電機組的運行通常會設定一定限額的燃耗，當運行超過燃耗時，可以通過調節冷卻劑的溫度來調節運行的功率，如此可以延長運行的周期。在運行的初始階段，利用汽輪機的蒸汽流量（降功率）就可以降低冷卻劑的溫度，汽輪機也可以保持在正常的運作之中，結合溫度效應可以增加反應性能，反應堆就可以維持工作。延伸運行可能會影響到參數的具體變化狀況，因此在運行之前應該準備好應變的計劃，并且制定操作的守則[1]。

二、核電機組參與電網調峰的實際情況

現如今，許多國家的電力運行都是以水電調峰和火電調峰為主的，利用核電機組進行基荷運行，這樣不僅可以維持調峰的穩定性，還可以保障核電的運行安全性。當前，我國的核電機組是不參與調峰和調頻工作的，當核電機組處于基荷運行的狀態時，其出力的曲線也以直線為主。

當遇到臺風等較為特殊的情況時，核電站就會以降出力運行為主，特殊情況過去之后就會以滿出力運行為主，核電運行經驗更加豐富的國家通常會參與電網調峰。例如，法國的核電機組一共分為三個階段的控制，具體為一次、二次和三次控制，控制機組中的一半都是核電機組，其核電機組參與電網調峰的能力也比較大。

而我國的核電機組大多分布在沿海地區，那一地區的經濟發達，核電機組的運用也會有顯著的效果，同時，核能發電需要冷卻水的應用，核電機組的建立也就有了地理環境的限制，沿海地區可以就地利用海水進行冷卻，這樣有利于電網調峰的實現，同時也可以減少電力運行產生的成本。

三、核電機組參與電網調峰的運行方式

（一）核電機組的類型

現今，世界的核電機組的類型是以壓水反應堆式為主的，在全世界核電站的占據比例中達到百分之八十五，我國建造的核電機組也是以壓水反應堆式為主的，只有秦山三期的核電機組等不是這一類型。如今的壓水堆核電機組已經可以實現穩定的滿功率運行，同時可以維持電網穩定的運行[2]。

在核電機組中應用硼酸溶液可以實現初步的調峰，如果只通過冷卻水來調節溫度，很難控制電量的變化，也就不能滿足調節的要求，只有通過添加硼酸溶液或者短時間內的控制棒跟蹤才能夠加強對反應堆反應性的控制，即便電網處于快速變化的狀態也可以實現調峰。

（二）電網調峰的模式

目前，我國的電網調峰正處于重要階段，可調整的電源正處于下降的狀態，調峰的需求也正逐漸的增大，調峰也出現極大的差異。核電機組應該增加一些降低負荷運行的技術，這樣可以加強電網的調接能力。核電站通常會參與電網的調峰，但是需要電網進行調控，在實際的調峰過程當中，如果操作不當就會造成危險的事故發生，核電站的經濟效益也會受到影響。

當一些機組壽期末需進行停運換料維修或者停機進行小維修，可以利用更換原料的時間差或者某些計劃的維修時間來實現調峰運行的穩定，特別是利用假期等電網負荷不大的情況，利用這樣的方式參與調峰可以盡可能小的影響核電站運行的經濟效益。

1.日負荷調峰模式

按照法國成熟的核電調峰機制，一般采用12—3—-6-3D的日負荷調峰模式。即白天在高功率條件下運行，晚上開始降功率，半夜一直以低功率運行，到早上再慢慢升功率。現有核電機組的技術，完全可以滿足這種負荷的升降能力i，在設計時都考慮了這點。

當核電機組處于聯合發電的狀態時，可以進行聯合調峰，通過了解影響核電機組運行的因素可以盡快的調整運行的模式，在具體的調節過程中也可以保持核電機組的穩定運行。

2.互動機制調峰模式

當核電機組處于互動機制調節的時候，可以有效的增強核電機組的穩定性，電力資源的結構也能被優化，再結合測量的數據可以實現發電能力的提高，應用新能源、可充電設備的普及可以實現環保，也可以相應的減少整個電網運行的成本。

（三）具體的運行方式和效益

1.負荷跟蹤運行方式

在具體的調峰過程中，可能會受到深度和速度的影響，應用負荷跟蹤的運行方式可以有效的解決這一問題。在電網的日調峰當中，這種運行方式的應用比較常見，基本可以實現十二小時的滿功率運行，以及三小時的降功率運行，在同一水平的低功率基礎上可以實現連續運行六個小時，之后進行三個小時的升功率運行，此時達到滿功率，進而維持穩定運行。

其中，第三代核電機組的確立可以實現更加優越的調節，降功率操作和升功率的操作基本可以在一個小時內完成。

2.周運行方式

電網周調峰情況非常少，我國周調峰情況僅在天然氣供應等少數領域內實現。核電機組在參與調峰的時候，通常是以長期的滿功率運行方式為主，周調峰的實現可以加強電網的穩定。但周調峰需計算預測每天負荷的不均勻等，相比來講，日負荷跟蹤更符合正常的社會的生活習慣。

3.年運行方式

年運行方式需要結合負荷的特性，進而制定周詳的檢修計劃，通過機組的長短周期的交換可以使運行得到延伸，也能夠避開運行負荷的高峰期，可以實現成本的控制。

結論：目前，考慮核電的特殊性，對公眾環境的影響，放射性廢物的處理等因素，在可利用水電、風電、新能源、蓄能電站、可充電設備等進行調峰的情況下我國的核電機組還沒有完全參與電網的調峰。核電以一定功率穩定運行，對機組對環境更加有利。若核電機組進行調峰運行，需合理的規劃，已實現最佳收益和環境的保護。

參考文獻：

[1]王建軍，程倩.核電機組參與電網調峰的方式研究[J].華東電力，2012，08：1392-1395.

[2]趙潔，劉滌塵，楊楠，等.核電機組參與電網調峰的運行方式及效益分析[J].電網技術，2012，12：250-255.endprint