福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

藺宏杰 福建福清核電有限公司

一、福清核電短時深度調峰背景

隨著核電機組裝機容量的逐步增加，核電占全國總發電量比例逐步上升，在2018年度核電占全國總發電量比例已經達到4.2%。福建電網用電負荷相對較小，電網負荷峰谷差較大，調峰形勢較為嚴重，節假日期間福建電網負荷較低，福清核電為了避免因為調峰停機，與福建電網溝通假期短時深度降功率。具體實施方法為：在假期第一天凌晨安排4 臺運行機組短時降功率至545MW 的深度降功率運行4～5 小時后恢復高功率運行，假期第二天凌晨視電網負荷情況來確定是否再安排運行機組短時降功率至545MW 左右運行4～5 小時。

二、福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

本文從深度降功率期間機組的運行控制、重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調峰期間與電網調度協調溝通等方面進行分析，確定合理可行的方案。

（一）深度降功率運行控制方案

1.升降功率速率控制：升降功率速率需根據技術規范的要求、機組當前重要缺陷、△I 控制以及降功率的方式(G 棒跟隨降功率或者硼化降功率）綜合給出。在機組無影響升降功率的缺陷的情況下，速率可以適當增加。此時主要考慮△I 控制，需根據物理的控制方案給出。采用G 棒跟隨降功率時，需考慮G 棒在堆芯的時間是否滿規范的要求；采用硼化降功率時，建議降功率速率不超過2MW/min。

2.軸向功率偏差控制：功率大于 15%時，任何 24 小時內，G 棒插入的時間限制為 12 小時； R 棒離低低限值有足夠的裕度，至少4 步；禁止△I 到達右限制線。

3.長期低功率運行時△I 參考線福清核電廠低功率運行小于 3 天△I 參考線不作修改，長于3 天視機組運行是否可能超限再決定是否修改ΔI 參考線。

（二）重大設備管理

1.堆芯控制棒動作管理:福清核電R 棒棒位：≤運行帶上限，主控無RGL404KA 報警。如R 棒棒位超出運行帶上限，主控產生RGL404KA 報警，由燃料物理評估堆芯狀態，制訂應對措施。R 棒棒位：≥運行帶上限，主控無RGL403KA 報警。如R 棒棒位超出運行帶上限，主控產生RGL404KA 報警，由燃料物理評估堆芯狀態，制訂應對措施。R棒棒位：≤低行程限制，主控無RGL401KA或RGL402KA 報警。如R 棒棒位超出低行程限制，由燃料物理評估堆芯狀態，制訂應對措施。如主控出現RGL001KA 等運行故障報警，提出工作申請，對測量柜/處理柜進行檢查。主控無 CCS 運行故障、C1-C4、C21、C22、超溫△T、超功率△T 等控制棒相關報警，若出現由燃料物理評估堆芯狀態，如果出現瞬態由當班值長按報警規程處置，運行召集相關專業討論制訂應對措施。

2.汽輪機振動管理：根據福清核電 3/4號機在停機降功率過程中，機組以3MW/min 的速率降功率，容易出現汽輪機1/2瓦振動快速上漲。因此，應盡量控制降功率速率不超過3MW/min。建議機組連續降功率時，功率大于300MW 的階段，降功率速率控制在0.5-3MW/min，300MW 以下時，速率控制在0.5-1MW/min。

3.常規島管線振動管理: 根據福清核電機組升降功率實踐，1～4 號機組常規島未出現管線振動異常現象。機組調峰運行期間，相關部門需加強常規島管線、設備巡視及振動監測，發現異常及時組織處理。

（三）燃料可靠性管理

1.低功率下ΔIref 及R 棒控制:福清核電在機組 545MWe 功率下，功率控制棒插入堆芯，功率控制棒插入堆芯時間不能超過12 個小時，有如下限制：（1） 升降功率速率不低于 2MWe/min；（2） 在 545MWe停留時間不超過5 小時。同時，當功率穩定在 836MWe 時，R 棒存在超調節帶或低限現象，在ΔI 可以控制的前提下盡量不進行ΔIref 修改。在同時滿足如下條件，進行ΔIref修改：（1) 低功率運行時間大于 3 天；（2)ΔIref＜1%FP（ΔIref 最多設置為1%FP）；（3)R 棒低于低限且ΔI 進入C21 預報警。2.與功率相關的定期物理試驗:福清核電機組部分定期物理試驗建議在滿功率執行，建議調峰運行期間避開該定期試驗（通過在定期試驗裕度內調整）。3.期間需要記錄的系統設備參數清單:福清核電機組反應堆功率、控制棒棒位、軸向功率偏差等參數需要記錄，以便于后續分析。

（四）機組調峰期間與福建電網溝通

機組短時深度降功率運行前，生產計劃處提前做好與福建省調調度計劃處的溝通，向省調調度計劃處提交書面聲明，要求控制機組短時深度降功率運行不超過5 小時，機組從545MW功率升回836/820MW穩定運行12 小時以上才能再次降功率至545MW 運行。生產計劃處填報此次機組短時深度降功率運行的涉網檢修申請單，征得省調期間個別機組出現異常情況在545MWe 基礎上升回至836/820MWe 或降低功率運行甚至與電網解列以緩解缺陷影響或處理缺陷的同意。機組短時深度降功率期間，運行一處主控室運行當班值做好與福建省調調度臺的溝通,緊急情況下向省調申請將機組功率升回至836/820MWe 或降低功率運行甚至與電網解列，以緩解控制缺陷影響或處理缺陷。

三、總結

從福清核電所面臨的機組調峰形勢、機組深度降功率期間機組的運行控制、機組重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調峰期間與電網調度協調溝通等方面進行分析，得出控制結論，根據分析的結果執行了切實可行的控制方案，可以很好指導福清核電深度調峰期間福清核電機組運行控制。