浅析环境温度对海南昌江核电厂机组热效率的影响

杨铭　温青云　吴淑玉

【摘 要】本文利用海南昌江核电机组二回路系统手册中的设计参数、额定工况参数，通过热力学和传热学原理，经简化后，计算出各部分热力系统的有用功损失，并建立热力系统与大气温度、海水温度关系的数学模型。最终计算出如下结论：全年机组热效率变化曲线；环境温度变化对机组热效率的影响；与东部沿海电站相比年发电量损失。

【关键词】热力系统；有用功损失；海水温度；大气温度；热效率

0 背景

海南昌江核电厂地处热带地区，是目前国内最南端的核电厂址。根据热力学定律，较高的环境温度会对机组热效率造成负面影响，导致年发电量损失。本文将环境温度与机组热效率的关系量化，分析机组在高温环境下全年热效率变化趋势；通过与东部沿海厂址环境对比，推测由于高温环境造成的经济损失。对机组运行前的电价申报及运行后的绩效考核具有参考意义。

1 海南昌江核电厂热力系统数学模型的建立

海南昌江核电厂1、2号机组型号为CNP600，热力系统主要由反应堆、蒸汽发生器、汽轮机、发电机及有关设备、管路等组成，较高的环境温度和海水温度会对机组热效率造成影响，海水作为核电厂最终热阱排出核电厂2/3的热量（约1300MW），因此对机组热效率影响较大。本节主要从压水堆核电站设计运行原理角度对海南昌江核电厂热力系统进行分析，揭示热力系统过程中不可逆性引起的做功能力损失，并建立热力系统数学模型。

1.1 海水温度与凝汽器背压的关系

根据凝汽器换热工作原理，其换热属于内部流动强制对流换热。取循环冷却水进口温度t′f=26.8℃；温升△tf=8℃，则管侧平均温度tf=30.8℃，计算凝汽器背压在5kPa～12kPa对应的海水吸入口温度，经计算得出表1数据：

1.3 热效率模型建立

建立海南昌江核电厂热效率与大气温度、海水温度模型公式为：

式（1）热系统模型已进行了简化。系统各部分工质参数来源于系统手册中的设计参数、额定工况参数，凝汽器背压对热力系统的影响只考虑了一级低压加热器及汽轮机低压缸末段，其他各系统均利用定工况下的特定参数。因此上式计算得到的海水温度对热力系统的影响比真实情况下略小。

2 海南昌江核电厂热力系统分析

2.1 海水温度对机组热效率的影响

取环境温度为300K（约27℃），利用1.1节结论将To、hi、ho、si、so带入式（1）中，可得出海水温度对机组热功率的对应关系图，即海水温度每升高1℃，机组热效率下降约为0.057%（如图1）。

2.2 大气温度对机组热效率的影响

取凝汽器背压为8kPa（对应海水温度约27.36℃），利用1.1节结论将To、hi、ho、si、so带入式（1）中，可得出大气温度对机组热功率的对应关系图，即大气温度每升高1℃，机组热效率下降约为0.006%（如图2）。

2.3 核电厂全年机组热效率变化

《海南昌江核电厂观测海域平均温度统计表》、《海南昌江核电厂最终安全分析报告》记录了昌江核电厂全年大气温度及海水温度，在机组运行后，海水入口温度将比当地海水温度升高1.2℃。将大气温度和机组运行后的海水入口温度对应的焓熵值带入式（1），得出海南昌江核电厂月平均机组热效率与大气温度、海水温度关系图，（如图3）。

2.4 环境温度差异对年发电量的影响

与我国东部沿海地区核电厂比较，海南昌江核电厂大气温度和机组运行后海水吸入口温度的差异如图4。

根据2.1节结论，海南昌江核电厂CNP600机组在东部沿海地区与昌江地区机组热效率差异见表2。

【参考文献】

[1]丁剑阳.秦山二期热力系统分析[J].秦山二期技术刊物，2009（1）.第48页.

[责任编辑：王伟平]