我国核电发展,一方面带动了相关行业的发展,提供了更多可靠的清洁电力,另一方面也给部分核电装机大省和核电装机容量增长较快地区的电网带来了较大的调峰压力。随着我国可再生能源和核电在电力系统的比例不断提高,核电参与电力系统调峰的需要越来越迫切。为此,深入调研国内外核电调峰的实践情况,加强利弊分析,研究实施适合我国国情的核电参与调峰的策略十分重要。 国外核电参与调峰情况 纵观国际,核电起步较早的国家,如美国、法国、俄罗斯、韩国等,都具有丰富的核电调峰经验。尤其是法国,其核电已有30余年参与电网调峰的运行经验。法国的实践验证了压水堆参与调峰的可靠性及日负荷跟踪运行的可行性,值得我国学习和借鉴。 法国作为世界上核电装机比例最大的国家,其电网中核电装机比例超过50%,发电量比例超过75%。而调峰电源,如燃气/油发电、水电、煤电发电量占比较小,2015年分别约为4%、11%和2%;调峰特性较差的电源,如风/光发电,发电量占比5%左右。另外,相较于欧洲其他国家,法国电网负荷特性起伏相对较大。其电源结构和负荷特性决定了法国核电厂是电网调峰运行的主力。尽管法国58 台核电机组大部分都具备日负荷跟踪的调峰能力,但基于安全、经济等方面的考量,一般不采取日负荷跟踪调峰,仍将煤电、气电、油电、水电等作为优先调峰的手段,有选择性地限定20多台核电机组不参与任何形式的调峰。当电网其他可调容量用尽后才允许核电参与电网季节性调峰。 法国核电调峰运行经验丰富,除了大力提高核电机组调节发电功率、适应电力系统负荷变化能力及负荷跟踪的运行灵活性以外,在核电运行管理方面也有很多值得借鉴之处。 一是通过大修组合方式参与季节性调峰。法国电力系统执行的是核电5年检修计划,即首先安排好5年内的核电检修计划,然后在此基础上每年度再安排水电、火电机组的检修计划。由于法国用电量受季节变化影响较大,因此,在不同的季节安排的检修机组数量也是不同的。对于用电负荷最大的12月、1月,一般只安排2~6台机组进行大修;对于用电负荷较小的6月~8月,一般会安排10~12台机组大修或换料。 二是重视需求侧管理。每年设置22天避峰日,提前一天通知用户。法国避峰电价很高,是平日电价的3~4倍。法国充分采取峰谷电价实现调峰目的,峰时段16小时,谷时段8小时,峰谷电价差约30%~50%,峰谷比为3~4倍。 三是做好小修与电网周调峰的协调。在用电负荷最小的周末,法国有时会停掉一台核电机组进行计划性小修,这既满足了机组的维修要求,同时也满足了电网的调峰需求。 法国的调度次序为径流式水电、核电、常规火电、库容水电、抽水蓄能发电,以径流式水电、核电作为基荷电源,以常规火电作为腰荷电源,库容水电、抽水蓄能作为峰荷电源。调度次序是按照电源发电成本来考虑的,径流式水电和核电的发电成本最低,煤电及其他火电发电成本其次、库容水电、抽水蓄能发电成本最高。 除法国外,国际上,核电占电网总装机容量比重较大的国家,核电机组往往也要适当地满足电网调峰的要求。这些国家,根据能源结构的不同,大致可分为四类。 第一类为核电发电比重较大,同时燃油燃气发电比重也较大。如比利时、韩国、英国、美国和俄罗斯。这些国家2015年核电发电比重分别约为38%、30%、21%、20%和17%,而燃油燃气发电比重分别约为31%、57%、30%、34%和50%。这些国家或天然气资源丰富,如俄罗斯和美国;或对生态环境保护有更高的要求,如比利时和韩国。由于油/气电是优质调峰电源,因此在这些国家核电、煤电机组主要承担基荷,油/气电承担电网的腰荷和峰荷。 第二类为核电发电比重较大,同时水电发电比重很大,如加拿大。该国核电和水电2015年发电占比分别约为16%和60%。网中参与调峰的电源主要是水电,核电由于均为重水堆,机组本身调节性能较差,因此较少参与调峰,仅在电网调峰极困难的时候适当降低出力。 第三类为核电和煤电比重均较大,水电和油/气电发电比重均较小,如德国。该国核电、煤电、水电和油/气电发电比重分别约为14%、43%、4%和9%。由于德国的弃核政策使德国风电装机容量迅速增加,风/光发电量占比已达到19%,加大了核电机组参与电网调峰的需求。 |
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