对核电机组参与电网调峰的运行方式及效益的研究

柴磊斌+李可健

摘 要：随着我国改革开放进程的加速，我国的核电建设的规模正在逐步的扩大，我国在这方面已经走在世界的前端，核电的安全性要求极高，基础建设的费用也高，但是一旦建成，其运行的费用较低。本文针对核电机组参与电网调峰展开研究，提出合适的运行方式以增加效益。

关键词：核电机组；电网调峰；运行方式；经济效益

引言：核能一直被列为清洁型能源，是我国的基础能源之一，用于电力方面可以为我国的生产生活提供充足的电能，核能的应用对周边的环境影响较小可以推动我国的环保建设。在电网调峰的实际应用中，应该考虑并计算运行成本，寻找合适的方法控制成本。

一、核电机组的運行特性

（一）功率调节

以压水堆核电机组为例，核电机组的快速调节功能可以改变机组的运行功率，如果频繁的调节可能会造成金属部件的疲劳，燃料的破损，放射性废水的增加，因此，在调节功率时需要注意核电机组安全性能的具体操作，监管功率调节的深度可以控制核电机组的运行状态，保障运行的安全和稳定。

（二）负荷跟踪

在核电机组运行时，负荷跟踪会受到一定的限制，但是并不影响使用。应该从控制系统的性能处着手，多方面的考虑负荷跟踪的能力，在跟踪时，可以通过控制反应的速度实现跟踪的控制。

（三）延伸特性

核电机组的运行通常会设定一定限额的燃耗，当运行超过燃耗时，可以通过调节冷却剂的温度来调节运行的功率，如此可以延长运行的周期。在运行的初始阶段，利用汽轮机的蒸汽流量（降功率）就可以降低冷却剂的温度，汽轮机也可以保持在正常的运作之中，结合温度效应可以增加反应性能，反应堆就可以维持工作。延伸运行可能会影响到参数的具体变化状况，因此在运行之前应该准备好应变的计划，并且制定操作的守则[1]。

二、核电机组参与电网调峰的实际情况

现如今，许多国家的电力运行都是以水电调峰和火电调峰为主的，利用核电机组进行基荷运行，这样不仅可以维持调峰的稳定性，还可以保障核电的运行安全性。当前，我国的核电机组是不参与调峰和调频工作的，当核电机组处于基荷运行的状态时，其出力的曲线也以直线为主。

当遇到台风等较为特殊的情况时，核电站就会以降出力运行为主，特殊情况过去之后就会以满出力运行为主，核电运行经验更加丰富的国家通常会参与电网调峰。例如，法国的核电机组一共分为三个阶段的控制，具体为一次、二次和三次控制，控制机组中的一半都是核电机组，其核电机组参与电网调峰的能力也比较大。

而我国的核电机组大多分布在沿海地区，那一地区的经济发达，核电机组的运用也会有显著的效果，同时，核能发电需要冷却水的应用，核电机组的建立也就有了地理环境的限制，沿海地区可以就地利用海水进行冷却，这样有利于电网调峰的实现，同时也可以减少电力运行产生的成本。

三、核电机组参与电网调峰的运行方式

（一）核电机组的类型

现今，世界的核电机组的类型是以压水反应堆式为主的，在全世界核电站的占据比例中达到百分之八十五，我国建造的核电机组也是以压水反应堆式为主的，只有秦山三期的核电机组等不是这一类型。如今的压水堆核电机组已经可以实现稳定的满功率运行，同时可以维持电网稳定的运行[2]。

在核电机组中应用硼酸溶液可以实现初步的调峰，如果只通过冷却水来调节温度，很难控制电量的变化，也就不能满足调节的要求，只有通过添加硼酸溶液或者短时间内的控制棒跟踪才能够加强对反应堆反应性的控制，即便电网处于快速变化的状态也可以实现调峰。

（二）电网调峰的模式

目前，我国的电网调峰正处于重要阶段，可调整的电源正处于下降的状态，调峰的需求也正逐渐的增大，调峰也出现极大的差异。核电机组应该增加一些降低负荷运行的技术，这样可以加强电网的调接能力。核电站通常会参与电网的调峰，但是需要电网进行调控，在实际的调峰过程当中，如果操作不当就会造成危险的事故发生，核电站的经济效益也会受到影响。

当一些机组寿期末需进行停运换料维修或者停机进行小维修，可以利用更换原料的时间差或者某些计划的维修时间来实现调峰运行的稳定，特别是利用假期等电网负荷不大的情况，利用这样的方式参与调峰可以尽可能小的影响核电站运行的经济效益。

1.日负荷调峰模式

按照法国成熟的核电调峰机制，一般采用12—3—-6-3D的日负荷调峰模式。即白天在高功率条件下运行，晚上开始降功率，半夜一直以低功率运行，到早上再慢慢升功率。现有核电机组的技术，完全可以满足这种负荷的升降能力i，在设计时都考虑了这点。

当核电机组处于联合发电的状态时，可以进行联合调峰，通过了解影响核电机组运行的因素可以尽快的调整运行的模式，在具体的调节过程中也可以保持核电机组的稳定运行。

2.互动机制调峰模式

当核电机组处于互动机制调节的时候，可以有效的增强核电机组的稳定性，电力资源的结构也能被优化，再结合测量的数据可以实现发电能力的提高，应用新能源、可充电设备的普及可以实现环保，也可以相应的减少整个电网运行的成本。

（三）具体的运行方式和效益

1.负荷跟踪运行方式

在具体的调峰过程中，可能会受到深度和速度的影响，应用负荷跟踪的运行方式可以有效的解决这一问题。在电网的日调峰当中，这种运行方式的应用比较常见，基本可以实现十二小时的满功率运行，以及三小时的降功率运行，在同一水平的低功率基础上可以实现连续运行六个小时，之后进行三个小时的升功率运行，此时达到满功率，进而维持稳定运行。

其中，第三代核电机组的确立可以实现更加优越的调节，降功率操作和升功率的操作基本可以在一个小时内完成。

2.周运行方式

电网周调峰情况非常少，我国周调峰情况仅在天然气供应等少数领域内实现。核电机组在参与调峰的时候，通常是以长期的满功率运行方式为主，周调峰的实现可以加强电网的稳定。但周调峰需计算预测每天负荷的不均匀等，相比来讲，日负荷跟踪更符合正常的社会的生活习惯。

3.年运行方式

年运行方式需要结合负荷的特性，进而制定周详的检修计划，通过机组的长短周期的交换可以使运行得到延伸，也能够避开运行负荷的高峰期，可以实现成本的控制。

结论：目前，考虑核电的特殊性，对公众环境的影响，放射性废物的处理等因素，在可利用水电、风电、新能源、蓄能电站、可充电设备等进行调峰的情况下我国的核电机组还没有完全参与电网的调峰。核电以一定功率稳定运行，对机组对环境更加有利。若核电机组进行调峰运行，需合理的规划，已实现最佳收益和环境的保护。

参考文献：

[1]王建军，程倩.核电机组参与电网调峰的方式研究[J].华东电力，2012，08：1392-1395.

[2]赵洁，刘涤尘，杨楠，等.核电机组参与电网调峰的运行方式及效益分析[J].电网技术，2012，12：250-255.endprint