核电机组参与电网调峰的运行方式及效益分析

摘要：核能作为一种清洁能源，不仅能为生产生活提供海量的电力资源，同时对环境的影响微弱，是我国建设环境友好型国家的有力推动技术。文章通过分析核电机组在电网调峰中的发电成本和收益，提出合理的核电机组电网调峰运行模式，为核能发电企业生产提供辅助。

关键词：核电机组；电网调峰；电力管控；企业效益；核能资源 文献标识码：A

中图分类号：TM623 文章编号：1009-2374（2016）14-0137-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.14.069

核电机组调峰过程中，需要考虑发电企业进行核电机组调整的运行成本，计算核电机组调峰成本，结合核电发电机组运行的日、周、月、年数据，综合多方面影响发电机组运行的因素，提高在发电企业生产电力资源过程中的灵活程度。只有合理配置电力资源，才能提升我国核能建设的科学、合理化程度。我国大规模建设核能发电站已成为核能发电站建设速度最快的国家。核能发电站运行需要制定很高的安全标准，进行周期性的维护，因此核能发电站建设费用是很大的，但运行效益明显，且作为清洁能源对环境影响微弱，是目前世界电力资源发展的主要方向。

1 核电机组参与电网调峰运行现状

生产生活中对电力的需求，要求核能发电机组参与电网调峰。核能电力是唯一一种能够满足大规模供电需求，且经济效益显著、不破坏环境的清洁能源。根据我国的电力资源发展计划，快速发展核能电力是解决我国目前电力供应问题的主要发展方向。未来，核能电力在我国电力能源的组成中将显得愈发重要。面对当下国家电网承载的电力输送负荷低谷与峰值的差异明显，需要建设新型的电网调整模式，核能电力使用数量的增加，需要电网调控系统加入对核电机组的控制。多种电力能源生成的电力资源在电网中融合，已经成为目前电网调控与运行的趋势。

电网调控运行过程中，需针对核电机组参与电网电力输送的方式，将核能电源与其他调峰电源联合调整，目前的智能控制与集约化管理系统，成为电网运行的必要保障。世界范围内的电网运作系统都通过多种方式，改进核电机组与电网调峰的相容度。核电反应堆技术从20世纪80年初期，就着手进行核电压水堆、沸水堆新技术革新的中子反应堆的电力负载测试。测试结果表明：核电机组能够承受高强度的电力输送负荷，为核电机组参与电网调峰打下了坚实的理论基础。世界各核电大国在这方面做了大量的研究和实践。

美国的核能电力发电设施建造过程较早，20世纪70年代就已经开始进行核电机组参与电网调峰的研究。美国威斯特伍德核能电力公司建造的压水堆发电机组，经过多次发电负荷测验，测验表明核能机组能够承受在5个更换燃料周期之内进行750次以上的高负荷运行。

法国38台核电机组共占全国核电装机总容量50%以上的机组，参与了电网调峰运行。在电网电力输送过程中，法国的核电调峰最大可控功率为4050MW，占法国全境电力的35%，法国已经完成了2500次电网负荷跟踪。

德国和日本也有大量的核能电力参与电网调峰运行，德国联邦电力公司进行了3500次以上的核电参与电网调峰的运行研究，15台发电能力在14989MW的核电机组参与了电网的电力输送，最大可控电功率为2890MW，占德国全电网发电容量的28%。日本之前也进行了核电机组功率全开向电网输送电力的实验，但由于2010年福岛核电站事故的发生，日本的核电发展与测试计划已暂停，日本的核电发展速度已经放缓。

我国的核能发电机组多建设于东部沿海或南部沿海的经济发达中心，目前的核能发电技术需要大量的冷却水，对地理环境有要求，同时核电机组靠近东南沿海对电力需求量大的地区，也有利于核电机组进行电网调峰，减少电力输送成本。

2 常见核电机组参与电网调峰模式

2.1 我国常见核电机组种类

目前世界核电站发电主流模式是压水反应堆式核能电站，占全球核电站中85%以上，我国目前建造的核电站中除了秦山三期的机组外，其余都采用压水反应堆这一核电发电站建设模式。

传统压水反应堆机组长时间进行高伏的电网电力输出情况较差，根据追踪的电力数据，传统压水反应堆适合参与长期低伏的电网运行。改进型压水反应堆在核电机组满负荷的全功率运行下，仍能够保持安全稳定地发电。改进型压水反应堆依靠反应堆内使用的硼酸溶液浓度的增减来应对调峰，但单纯依靠冷却液浓度的调整，难以满足核能反应堆对电网用电量迅速变化进行相应调整的要求，所以改进型反应堆通过设置反应堆控制棒，满足电网迅速变化的要求。

2.2 我国核电机组参与电网调峰模式

目前我国的电网调峰处于可调整电源比重下降，调峰需求增大，调峰差异增加的不和谐情况，核电需要增加能够降低运行处理的系统，增加整体电网的调整能力。核电发电站参与电网的调峰，需要中央控制，因为电网的调峰过程中如果核电机组的操作不合理，可能引发安全问题，同时也影响发电站的经济效益。核电站通常使用的调峰管理方式是科学设置核电站原料更换

时间。

科学设置核电站原料更换时间的调峰方式是指核电机组完成发电过程之后，将核电机组运行完全停止，在新的发电原料更换之前，利用时间差进行核电机组的维修，以保证在运行期间核电反应堆的安全与稳定。这种方式核电机组参与电网调峰最常用，同时对核电站经营收入影响最小。

3 核电机组联合多电源电网调峰模式

在国家电网的电力输送过程中，需要对多种不同发电模式的电力资源进行整合。不同发电方式的电站运行模式可以相互补充，电网需要根据电站的运行方式，发电特性，制定合理的电力调控策略，同时兼顾电力输送过程的经济型。

核电机组直接参与电网日负荷调峰模式中，为满足核电站运行安全，保证电网调整速度需要采用“12-3-6-3”的核电机组追踪模式。通过分析核电发电的处理模式，可以正确调整电网调峰的深度与速度，同时最大限度地保证核电站反应堆运行的稳定，以提升发电企业的经营收入。

核电机组与其他水力发电机组、火力发电机组、风力发电机组处于同一电力运行网络下时，对于联合电力调峰，需要使用考虑多种发电机组运行因素，比如负荷需求、备用机组、发电出力、开关机时间等，采用优化后的合理调整模型，保证在电网调整过程中，核电发电机组仍然能够平稳运行。

多种电力资源协调运行与互动机制调整机制的建立，能够有效提高新能源核电力在电网系统调峰中的稳定性。优化电力资源生产结构，结合大量的实际测算数据，才能使核能发电系统的发电绩效得到提高。新能源的应用不仅是对自然环境的保护，同时作为新兴技术，能够通过减少使用的成本，创造更多的生产价值，这是传统发电模式所不具备的特点。

电网调峰的控制系统需要针对目前协同多电力输送源头的能力，采取智能化控制提升电网调峰过程的效率，整合核能发电强大的发电能力，在调峰过程中以科学的调峰规划，为核能发电企业减少运作成本，同时提高我国的国家电网在电力输送环节中的灵活度。

目前核能技术与电网调控的发展已经能够满足核能电力与其他种类的电力运作的运行需求，控制电网中的电力输送功率。先进的电网控制模式，是核能等新型能源电力发展的必要保证。电力科研人员仍需不懈努力，突破目前核能发电遇到的技术瓶颈，提升核能资源在发电过程中的应用程度，为人类创造美好的明天。

4 结语

大力推行核能发电技术，是对我国建设创新型国家发展战略的贯彻，不仅提高了我国对核能技术的利用，更保护了自然环境。目前以核能为首的水利发电、风力发电、太阳能发电等清洁能源发电技术已经逐渐取代传统的火力矿石能源发电技术成为主流。核电发电机组作为清洁能源中的佼佼者，能够满足电网调峰的需求，在保证稳定的同时兼顾发电企业的经济效益，我国应该继续加大核能发电技术的投入力度，促进核能技术的飞跃。

参考文献

[1] 赵洁，刘涤尘，雷庆生，等.核电机组参与电网调峰及与抽水蓄能电站联合运行研究[J].中国电机工程学报，2011，7（23）.

[2] 陈汉雄，郑勇.大容量核电机组接入川渝电网适应性及参与系统调峰研究[J].中国电力，2011，3（15）.

[3] 李常信，常福刚，孙刚，等.东北电网应对大规模新能源接入运行管理机制研究[J].东北电力技术，2014，11（9）.

[4] 李晓亮.AP1000核电机组与抽水蓄能电站联合运行研究[J].科技视界，2015，10（10）.

[5] 刘飞，姚莉娜，康基伟，等.核电参与电力系统调度运行方式分析[J].电力与能源，2014，4（16）.

[6] 谢海林，卢冰.广西防城港核电厂配合电网调峰的必要性和方式研究[J].红水河，2014，5（3）.

[7] 卢恩，王一，陈雨果，等.含复杂电源结构的电网调峰优化模型[J].电力系统自动化，2013，20（1）.

[8] 赵洁，刘涤尘，欧阳利平，等.大型压水堆核电机组与电网相互影响机制的研究[J].中国电机工程学报，2012，1（28）.

作者简介：陈伟（1987-），男，山西平遥人，山东核电有限公司助理专工，助理工程师，研究方向：核电厂运行。

（责任编辑：秦逊玉）