浅谈电力市场与核电厂大修规划

王 雷

（国核示范电站有限责任公司，山东 荣成264300）

0 引言

大修规划包含大修窗口时间、大修工期和大修重要项目规划，在制定大修规划时需电力营销部门提供电量规划，燃料管理部门提供燃料装载方案和循环长度，经营计划部门提供公司五年战略规划，财务部门提供机组退税和乏燃料处置费用等信息。大修项目来源包括预防性维修大纲、在役检查大纲、防腐大纲、定期试验大纲、技改项目、工程遗留问题和日常重大技术问题等。大修项目的规划要结合大修规划的情况，同时大修规划要遵循大修项目规划的结论，两者相辅相成。

自2015年电力体制改革六年多来，我国电力市场交易体系趋于完善，核电厂在制定大修规划时，应充分考虑外部电力市场形势和电厂经营计划，为公司的财务预算提供输入。

1 电力市场分析

2020年，全国全口径核电装机容量达4 989万千瓦，同比增长2.4%，占全部装机容量的2.27%。截至2020年年底，全国八大核电装机省份分别是：广东1 614万千瓦、浙江911万千瓦、福建871万千瓦、江苏549万千瓦、辽宁448万千瓦、山东250万千瓦、广西217万千瓦和海南130万千瓦。

1.1 电网需求特性

南方，以广西电网为例：广西电网容量小且水电比例高达50%左右（且用电负荷增长慢于装机增长），电网全年负荷低谷在春节所在月即1~2月。每年的3~4月、11~12月为枯水期同时也是用电高峰，5~10月为丰水期，尤其是6~8月，核电大修适宜安排在用电低谷和丰水期以减少调峰压力。

北方，以辽宁电网为例：辽宁电网以火电为主，占总装机容量57.2%，担负区域内供热以及调峰重任。总体来看，装机处于过剩状态，主要通过特高压送华北供电。区域内调节性电源储备不足，特别是供暖季，面临巨大调峰压力。核电机组同样需要参与调峰，1~3月、11月、12月供暖季，4~5月、10月大风季，6~9月为核电机组黄金发电期，核电大修适宜安排在供暖季和大风季以减少调峰压力。

1.2 “碳达峰碳中和”新机遇

碳达峰碳中和目标对我国加快构建清洁低碳能源系统提出了革命性要求，而核电迎来了新的机遇与形势。首先是核电的低碳属性，与火电相比，核电具有不排放温室气体、能源转换效率高等优势；其次是发电稳定性，与水电、风电和光伏等能源相比，核电又具有天气影响，发电高效稳定的特征。另外，发展核电对于科技创新有着引领和促进作用。我国三代核电设备国产化率达到了90%左右，5 000多家科研单位、设备制造企业的参与，有利于带动高端装备、材料、工艺的优化升级，强化装备制造体系。同时，由于核电和其他专业领域的高度关联，三代核电的自主创新对于各学科各领域来说，都是促进和推动。

近两年国内对于环保的重视，各方面都在呼吁核电稳定带基荷运行，对于核电的发电形势是利好消息。稳定运行会显著降低核电大修规划难度，提高了大修规划的稳定性和准确性，同时核电厂经营规划也将更加具有指导意义。

2 项目规划

首先，核电厂大修项目规划时，要进行重大项目和长工期项目的规划，根据预防性维修大纲和定期试验大纲，结合技改项目，从大修工期规划对大修重大项目进行优化，以制定合理的大修规划。根据核电厂的预防性维修项目特点，制定大修工期策略。国外很多核电厂大修类型分为长—短或长—中—短等方式。结合重要项目和长工期项目的情况，核电厂可以规划未来大修的类型。

其次，一般性预防性项目安排在不影响大修工期、集体剂量和承包商资源的情况下，但是这些预防性项目安排不当，则可能会造成重复性工作和维修成本上升，如电动头的检修和阀门本体的检修应尽量安排在同一次大修，减少拆装电动头的工作量。建议在首轮大修开始前对10年周期内所有项目进行编排（在役检查和安全壳整体泄漏率试验为10年周期），特别是冷源、厂外电源、主机项目、电气盘、在役检查等，制订出各专业中长期计划。

在对未来大修进行计划安排和项目优化过程中，可以初步确定各次大修的关键路径、工期及一回路水位图等。在项目的不断优化过程中，若项目安排变化涉及关键路径，应及时更新。根据大修项目优化和规划的安排，应对未来大修预算做出充分的论证和预计，并通过各处预算员进行适当的安排。根据大修项目计划，对未来大修集体剂量也可以做出初步的预测。对部分重大项目或复杂项目，相关专业负责人应提前进行前期准备工作，包括技术方案论证、初步的实施计划、配合项目清单、备件和工具采购清单、合同意向，等等。

3 燃料管理

3.1延伸运行（Stretch-Out）

延伸运行是在燃料循环末期，当硼浓度接近0ppm（小于10ppm），所有的控制棒都提到堆顶时，无法通过降低硼浓度来提供正反应性。为了延长反应堆循环长度，就必须向反应堆引进正反应性，此时反应性的引进是通过降低慢化剂温度（慢化剂温度系数在寿期末变得更负）及降低反应堆功率来实现的。延伸运行开始阶段通过开大汽机主调门降低慢化剂的温度，延伸运行开始后的2到3个等效满功率日维持汽机进汽调节阀接近全开。

延伸运行的目的是提高大修停机窗口安排的灵活性，同时有利于提高发电量（目前国内核电延伸运行为30等效满功率日）。国内某集团核电厂大修在春节和国庆期间，面临集团内9~10个机组大修重叠情况，同时需要考虑其他集团核电厂大修情况，国内检修承包商资源无法满足这种大修重叠的情况，此时核电厂可以进行延伸运行，避开重叠大修。在延伸运行的循环结束后，大修期间如不调整换料策略，下个燃料循环将减少上个燃料循环进行延伸运行的天数，需要对大修窗口进行更新调整。

3.2 ELPO长期低功率运行

ELPO（Extend Low Power Operation）长期低功率运行（指功率小于97%FP，持续12小时以上），ELPO是核电站为了适用电站灵活性运行的需要而采取的特殊运行方式，ELPO需要针对某些瞬态工况进行论证和验证。

ELPO可以满足节假日、恶劣气候等电网降功率要求或现场短期降功率处理设备故障的需求，其原理是通过调节硼浓度使功率控制棒全部保持在全部抽出的状态，使反应堆在较低的功率水平（<97%FP）持续运行较长时间（>12小时），如果小于12小时则采用负荷跟踪（G棒跟随）的方式。目前国内某核电机组的能力为50%FP，30天；75%FP，120天。

3.3 燃料灵活性

国内某核电厂已经完成高度灵活性换料项目的论证，可实现年度换料与18个月换料之间的转换。优化后的18个月换料，采用多种富集度组件，即便在燃料组件燃耗限值不提升的情况下，长、短模式组件平均卸料燃耗分别到48.4GWd/tU、47.3GWd/tU。高度灵活性换料需要对堆芯设计和安全分析部分、源项与屏蔽、设备可靠性、监督性项目周期、环境评价等方面进行论证。

4 结语

本文介绍了电力市场对核电厂大修规划的影响，以及核电厂在当前电力形势下开展大修规划中遇到的实际问题和解决方法。由于编者知识水平和大修管理实践经验有限，仅对电力形势、项目规划和燃料管理部分内容做了简要分析。在实践中还应考虑机组日负荷跟踪能力、财务经营成本，退税政策和乏燃料处置费用等因素，通过核电厂多部门的协作，不断优化大修规划使其更加合理。