核电站能量综合利用模式的探讨

杨倩+王闯

中图分类号：F270 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2017）04-000-01

摘 要 为积极应对核电消纳问题及未来电力竞争趋势，通过能量综合利用方式提升核电站运行效益和综合竞争力，已变得日益迫切和必要。本文对核能热电联产、循环冷却水余热利用、综合功能区设计开发等三种能量综合利用模式进行了初步分析和探讨，指出这三种模式尽管面临着一些技术、经济问题，但其效益前景良好、发展潜力巨大，值得进一步探究。

关键词 核能热电联产 余热利用 综合功能区设计开发

作为一种清洁高效能源，核电在应对气候变化、节能减排、促进可持续发展方面具有很大优势，其发展受到国家政策的大力支持。与此同时，随着经济增速放缓和电力需求下降，核电消纳问题也逐渐显现，作为基荷电源的地位受到挑战，加之国家电力体制改革，核电在与火电、水电、风电、光电的竞争中面临着愈加复杂的环境。在此大背景下，提升核电站运行效益和综合竞争力就显得尤为必要。

能量的综合利用是提升核电效益与竞争力的一项重要途径，可以拓宽核电站的供能范围和调峰能力，提升核电站综合热效率，保障核电设备的负载率和运行时长，从而提高核电站的运行效益与综合竞争力。本文将对国内外核电站能量综合利用的三种典型模式（热电联产、余热利用与联合开发）进行梳理归纳，初步分析各自的潜力和问题。

一、核能热电联产

与燃煤热电厂类似，利用汽轮机的抽汽或排汽，核电站同样可以实现热电联产，形成核能热电厂。核电厂核岛所产生的蒸汽，一部分用于发电，一部分用于供热。对外供热的蒸汽既可用于工业生产，又可用于建筑供暖、供冷，以及生产居民生活热水。与机组单纯发电时40%左右的能量利用率相比，热电联产方式由于减少了冷却热损失，可将机组能量综合利用效率提高到85%左右。这样不仅拓宽了核电站的供能范围，还能产生良好的节能和经济效益。

一般而言，造纸、钢铁和石化工业是热电联产的主要用户，其生产工艺过程往往需要消耗大量的电和热。汽轮机蒸汽除能满足各种热负荷外，还可以通过吸收式制冷机组生产6～8℃冷水用于生产车间空调或工艺过程冷却。城市工业区及人口居住密集区也是发展热电联产的主要对象，其电力需求、建筑采暖需求和生活热水需求较大。从国外经验看，适宜采用热电联产的负载热化系数不应低于0.5（工业热负荷年利用小时数在3500小时以上，居民冬季采暖不少于3个月）。从我国的实际情况来看，北方城市由于采用集中供暖，容易满足这一要求。特别是我国北方地区冬季燃煤供暖面临着严重的雾霾问题，通过核电站核能热电联产来代替目前的燃煤锅炉、燃煤热电厂，减少污染物排放，具有现实意义。

通过热电联产的方式，还在一定程度上赋予核电站参与电力调峰的能力，在电力过剩时，减少电力供应，将更多的蒸汽用于供热；而电力紧缺时，减少供热蒸汽，增加电力供应。但这对机组的安全可靠运行提出了更高的要求。如何协调平衡热电负荷的比例，合理安排机组运行模式（是以热定电、还是以电定热），保证核电机组安全高效运行，都是值得进一步研究的问题。

此外，由于目前核电站的建设地点往往远离城市工业区和居住区，如何接入现有的城市热网、解决远距离输送热量的经济性问题，也需要进一步探讨。

二、循环冷却水余热利用

核电站的循环冷却水蕴含了巨大的热量。对于核电汽轮机而言，一般仅有30～40%左右转变为电能，余热都随着循环冷却水失散到环境中。对核电站循环冷却水余热加以合理利用，不仅具有良好的节能效益，同时也能减少余热处理的环节。

余热利用的途径，一是直接用于解决工农业生产所需，例如在核电站附近建立水产养殖场，将温排水用于水产品、海产品养殖，但这种方式利用量及效率均较低；二是通过熱泵、热管技术，将低品位余热转为高品位热量，解决工业生产过程中的热能需求，或者解决核电站生活区以及城市人口密集区的供热和生活热水需求。

然而，要让这些热能得到充分利用，同样面临上述接入城市热网、及远距离输送等技术经济问题。

三、核电站综合功能区设计与开发

就目前的核电站选址与城市区划的距离看往往无法满足，将核电站电力热力资源输送到城市区域，面临着高昂的管网建设成本和较大的输配损失，将会降低核电的经济竞争力。

避免这一局面途径之一是，围绕核电站打造一个综合功能区，在核电站附近的安全范围内，综合考虑布局和配套工业区、农业区、生态区、居住区等。从而实现能量的近距离输送，从全局上统筹解决能量供给与需求平衡的问题，最大化核电能源利用效益。从地方政府角度，也是促进区域经济发展的一种手段。由于可以提供充沛、经济的电力、热力、土地资源，核电站周边土地的吸引力和价值会有大幅提升，从而实现核电站与地方政府的双赢。这就要求在核电站建设前期做好充分的规划与设计。

四、结语

能量的综合利用是提升核电效益与竞争力的一项重要途径，通过核能热电联产、循环冷却水余热利用、综合功能区设计开发等三种能量综合利用模式，可以拓宽核电站的供能范围和调峰能力，提升核电站综合热效率，保障核电设备的负载率和运行时长，从而提高核电站的运行效益与综合竞争力。

但这三种模式都面临着一些技术、经济问题，虽国内暂无实际案例可供参考，但其效益前景良好，发展潜力巨大，值得进一步探索和研究、并尽早进行技术示范，从而进一步增进核电在促进社会节能减排和可持续发展方面的贡献。

参考文献：

[1] 何阿平，沈国平，黄庆华，等.中国核电汽轮机发展与展望[J].热力透平，2015（04）：225-232.

[2] 华贲.低碳能源时代中国热电联产的发展趋势[J].沈阳工程学院学报（自然科学版），2010（02）：97-101.