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摘 要：衣食住行是人们生活的基本，而这些都离不开水电，尤其是现在这个充满科技化的社会，高科技的产品都离不开电，人们对于电能的需求也在不断的增加。而在电源结构中，核电所占的比重越来越大，对于在电网系统的调峰阶段也发挥着不可或缺的作用。本文简要分析国外核电机组参与电网调峰的运行情况，通过对比对我国运行方式进行探讨。
关键词：核电机组;电网;调峰运行
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0062-02
1 引 言
经过2011年福岛核电事故后，中国历经5年的蛰伏期重新迎来了核电新的发展。到2016年7月份，中国的并网核电机组有33台，总装机容量3132万kW。目前我国调峰容量和手段都不能够满足我们的需求了，也对电力行业的发展有所限制，随着核电的发展，我们已经看到其为我国电网运行带来的效益，也提高了电网系统在运行过程中的灵活性。
2 电网调峰与核电机组
2.1 概 述
2.1.1 核电机组
核电机组是由反应堆和配套的汽轮发电机组等系统所构成的基本发电单元。对于我国来说，发展核电、风电等清洁能源已经刻不容缓了，因此也正在加大对其调整力度，近期的战略计划是发展热中子反应堆核电站，远期则是发展聚变堆核电站。
2.1.2 电网调峰
电网调峰是指在用电的高峰时期出现，电网的发电机组需要满足电网超负荷的需求所另外运行的电机组。因为电能是不能够存储的，因此需要多少电能，发电部门就需要同时间发出多少电能，因此为了保证系统的稳定运行，就要对发电机做出改变。
2.2 我国核电机组参与电网调峰运行现状
目前，许多外国国家都在用水电、火电来进行调峰工作，让核电作为基荷来运行。核能是能够提供大规模供电需求的唯一能源，并且对环境不会造成负面影响的清洁能源。我国未来在发展核能电力的战略方向应该是解决电力供需问题。
现阶段我国电网在电力输送过程中，低谷负荷值与高峰负荷值之间存在着明显差距，因此需要建立新型的电网模式。
2.3 国外核电机组参与运行情况
欧美、日韩等发达国家在核电机组方面的都具有调峰能力，同是多年的实践也让他们累积了更多的经验，但在运行方面，还是会有不同的差异。例如：美德的核电机组是需要根据电网需求来调配参与电网调峰运行;法国由于自身核电装机占比超过了50%，所以核电机组可以进行日调峰运行;而日本、韩国等国家则是由于有足够的调峰电源，因此一般都会让核电机组在满功率状态下运行。一些工业较发达的国家他们的峰谷差最高可达到的负荷在45～60%，如表1。
美国从20世纪90年代就开始对第二代压水堆核电机组进行研究，通过提高利用率和处理就能够提高设备的使用年限，并且通过增加事故防范及解决措施，定期维修指导等手段就能够有效的提高其工作的安全性能。
法国作为全球核电比重最大的国家，主要有几种方式参与电网的调峰运行，如通过大修组合方式、利用峰谷时段侧管理方式、利用机组小修进行周调峰等。其核电机组参与电网调峰的运行工作具有以下特征：①核电机组参与调峰频繁，在現有的核电机组中，除去个别数量不参与调峰工作中，剩余的机组平均每年参与调峰的次数达到50次，最多的可以达到130次上下;②分配合理，在参与调峰工作之前，相关机构会根据核电机组自身的运行情况和使用年限来分配参与电网调峰的次数，避免有些机组过度处于调节状态而出现损坏、过度消耗等情况;③参与幅度大，通常法国对于核电机组在拥有65%使用年限时，限额定功率进行工作，而到了65～90%之间，则会逐步加大，如图1所示。
3 核电机组参与电网调峰的运行方式
3.1 核电机组调峰能力
3.1.1 A模式压水堆能力
A模式压水堆机组调峰能力是指反应堆在满功率或接近满功率水平下稳定运行，其主要依靠可溶硼浓度进行，同时还具备调节作用。在80%循环寿期内功率变化形式是为“12-3-6-3”的日负荷跟踪，该模式运行简单，但是由于控制棒组件插入的较少，因此不能在短时间内对电网负荷进行明显变化。
3.1.2 G模式压水堆能力
G模式则是要求在80%之前的使用年限期内具有日负荷跟踪能力，相比于A模式，G模式的核电机组还能够进行“16-8”的快速跟踪模式，可以不需要工作人员的操作就可进行各种瞬态，但由于反应堆循环末期会紧急停止，因此可操作性能方面会比较差。我国自主研发的第二代核电技0术则是应用的该模式。
3.1.3 EPR机组调峰能力
EPR机组在机器满功率状态下，能够在2h内将功率降低至50%，然后在该状态上运行工作后，还能在2h内将功率升至满状态。同时，EPR机组还具有长期低功率运作的能力，能够有效避免机组受到功率水平和运行周期的影响，它采用的是第三代的核电技术，因此灵活性更高，相比一些M310等模式，该模式在燃料的90%之前都具备调峰能力。
3.2 核电机组参与电网调峰的运行方式
因为我国电网调峰现阶段的状况使得核电需求不断增加，如何降低运行处理增加电网调峰时的运行能力成为重中之重。如果在调峰过程中，核电机组运行不当、操作不合理等，都会导致系统不能够正常运行，从而对电网安全性造成隐患，也影响电网的经济效益。以下是常见的3种核电机组参与电网调峰的运行方式。 3.2.1 合理安排换料时间调峰方式
该种方式，需要工作人员在电网运转一个发电循环之后，将核电机组暂停，然后将新的燃料代替旧的燃料组件。而核电站利用该换料时间对其进行大修，从而保证设备的正常使用。这种核电机组参与电网调峰的方法较容易操作实施，同时对于自身的影响最小，也是现行调度冬季较为常用的方式。
3.2.2 跟踪负荷调峰方式
该种方式则是核电机组功率随着电网系统的需求而变化的运行方法，是通过调整核反应堆的输出功率来进行的。控制棒是用来控制反应堆快速反应的，而硼浓度则是用来控制慢速反应的。采用先进的控制系统，能够让核电跟踪负荷能力有所提升，使其主要的参数波动更小，增加其安全性运行。
3.2.3 极端日压出力调峰方式
该方式是指在不能够采用跟踪负荷调峰方式的情况下，使用提高火电和水电等可调电源开机容量来增加电网系统的调峰能力。这种方式就需要多方面的考虑发电机组的运行因素，例如负荷需求、开关机时间等，优化结构并调整模型才能够有效保证核电机组在电网调整过程中还能够安全稳定工作。
3.3 核电机组参与电网调峰的注意事项
长期低功率运行和频繁调峰都是造成核电机组参与电网调峰运行工作中有安全问题的原因，其主要风险有：
3.3.1 燃料组件损坏
因为核电燃料的内芯与其包装外壳的热膨胀系数是不相等的，因此当核电机组负荷工作时，包装外壳极有可能会受到超过其承受程度的作用力导致损坏。所以在核电机组参与电网调峰工作中，需要注意核电机组燃料组件不同材料对于不同温度、湿度、环境的影响变化，找到一个平衡点才能提高其工作使用寿命。
3.3.2 放射性物质泄漏
在核电机组调节功率时，反应堆与氙毒是相反作用的，因此随着氙毒与控制棒的操作，轴向核功率会随着偏差变化导致其振荡，如果不均衡，就会导致放射性物质泄漏。一旦放射性物质泄漏，不仅违背了当初利用核电机组参与电网调峰工作的初衷，也使得环境污染更加严重，因此，在考虑使用哪一种运行方式时，需要根据自身情况、電网环境、设备设施等状况来进行一定的调节，从而才能够防止该情况的发生。
3.3.3 设备可靠性降低
如果核电机组是频繁调峰状态下，那么首先在功率调节的过程中，一些阀门频繁动作会导致组件的有效寿命下降，其次控制棒与驱动机构等之间存在一定的摩擦，可能会让控制棒在核电机组参与调峰运行过程中出现停堆等一系列事故。
4 结 语
核电机组因本身具备较大的调峰深度和容量，所以才能够有效帮助电网完成调峰阶段的需求。不仅能够提高电力系统运行的安全性和调度性，从而使电网能够面对各种情况;而且还能提高电力系统的经济效益，加大清洁能源的利用率。因此不断提高核电机组参与调峰运行技术才是目前最主要的努力方向。
参考文献
[1]张清元.核电参与电网调峰的运行策略研究[A].经营战略，2017（09）：196.
[2]陈 伟.核电机组参与电网调峰的运行方式及效益分析[A].中国高新技术企业，2016（14）：137～138.
[3]郑 宽，王耀华，关 立，刘 畅，等.“十三五”期间核电参与电网调峰前景分析[J].中国电力，2017（50）：49～50.
收稿日期：2018-12-3
作者简介：徐 冰（1985-），男，工程师，本科，主要从事核电机组运行工作。
关键词：核电机组;电网;调峰运行
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2019）03-0062-02
1 引 言
经过2011年福岛核电事故后，中国历经5年的蛰伏期重新迎来了核电新的发展。到2016年7月份，中国的并网核电机组有33台，总装机容量3132万kW。目前我国调峰容量和手段都不能够满足我们的需求了，也对电力行业的发展有所限制，随着核电的发展，我们已经看到其为我国电网运行带来的效益，也提高了电网系统在运行过程中的灵活性。
2 电网调峰与核电机组
2.1 概 述
2.1.1 核电机组
核电机组是由反应堆和配套的汽轮发电机组等系统所构成的基本发电单元。对于我国来说，发展核电、风电等清洁能源已经刻不容缓了，因此也正在加大对其调整力度，近期的战略计划是发展热中子反应堆核电站，远期则是发展聚变堆核电站。
2.1.2 电网调峰
电网调峰是指在用电的高峰时期出现，电网的发电机组需要满足电网超负荷的需求所另外运行的电机组。因为电能是不能够存储的，因此需要多少电能，发电部门就需要同时间发出多少电能，因此为了保证系统的稳定运行，就要对发电机做出改变。
2.2 我国核电机组参与电网调峰运行现状
目前，许多外国国家都在用水电、火电来进行调峰工作，让核电作为基荷来运行。核能是能够提供大规模供电需求的唯一能源，并且对环境不会造成负面影响的清洁能源。我国未来在发展核能电力的战略方向应该是解决电力供需问题。
现阶段我国电网在电力输送过程中，低谷负荷值与高峰负荷值之间存在着明显差距，因此需要建立新型的电网模式。
2.3 国外核电机组参与运行情况
欧美、日韩等发达国家在核电机组方面的都具有调峰能力，同是多年的实践也让他们累积了更多的经验，但在运行方面，还是会有不同的差异。例如：美德的核电机组是需要根据电网需求来调配参与电网调峰运行;法国由于自身核电装机占比超过了50%，所以核电机组可以进行日调峰运行;而日本、韩国等国家则是由于有足够的调峰电源，因此一般都会让核电机组在满功率状态下运行。一些工业较发达的国家他们的峰谷差最高可达到的负荷在45～60%，如表1。
美国从20世纪90年代就开始对第二代压水堆核电机组进行研究，通过提高利用率和处理就能够提高设备的使用年限，并且通过增加事故防范及解决措施，定期维修指导等手段就能够有效的提高其工作的安全性能。
法国作为全球核电比重最大的国家，主要有几种方式参与电网的调峰运行，如通过大修组合方式、利用峰谷时段侧管理方式、利用机组小修进行周调峰等。其核电机组参与电网调峰的运行工作具有以下特征：①核电机组参与调峰频繁，在現有的核电机组中，除去个别数量不参与调峰工作中，剩余的机组平均每年参与调峰的次数达到50次，最多的可以达到130次上下;②分配合理，在参与调峰工作之前，相关机构会根据核电机组自身的运行情况和使用年限来分配参与电网调峰的次数，避免有些机组过度处于调节状态而出现损坏、过度消耗等情况;③参与幅度大，通常法国对于核电机组在拥有65%使用年限时，限额定功率进行工作，而到了65～90%之间，则会逐步加大，如图1所示。
3 核电机组参与电网调峰的运行方式
3.1 核电机组调峰能力
3.1.1 A模式压水堆能力
A模式压水堆机组调峰能力是指反应堆在满功率或接近满功率水平下稳定运行，其主要依靠可溶硼浓度进行，同时还具备调节作用。在80%循环寿期内功率变化形式是为“12-3-6-3”的日负荷跟踪，该模式运行简单，但是由于控制棒组件插入的较少，因此不能在短时间内对电网负荷进行明显变化。
3.1.2 G模式压水堆能力
G模式则是要求在80%之前的使用年限期内具有日负荷跟踪能力，相比于A模式，G模式的核电机组还能够进行“16-8”的快速跟踪模式，可以不需要工作人员的操作就可进行各种瞬态，但由于反应堆循环末期会紧急停止，因此可操作性能方面会比较差。我国自主研发的第二代核电技0术则是应用的该模式。
3.1.3 EPR机组调峰能力
EPR机组在机器满功率状态下，能够在2h内将功率降低至50%，然后在该状态上运行工作后，还能在2h内将功率升至满状态。同时，EPR机组还具有长期低功率运作的能力，能够有效避免机组受到功率水平和运行周期的影响，它采用的是第三代的核电技术，因此灵活性更高，相比一些M310等模式，该模式在燃料的90%之前都具备调峰能力。
3.2 核电机组参与电网调峰的运行方式
因为我国电网调峰现阶段的状况使得核电需求不断增加，如何降低运行处理增加电网调峰时的运行能力成为重中之重。如果在调峰过程中，核电机组运行不当、操作不合理等，都会导致系统不能够正常运行，从而对电网安全性造成隐患，也影响电网的经济效益。以下是常见的3种核电机组参与电网调峰的运行方式。 3.2.1 合理安排换料时间调峰方式
该种方式，需要工作人员在电网运转一个发电循环之后，将核电机组暂停，然后将新的燃料代替旧的燃料组件。而核电站利用该换料时间对其进行大修，从而保证设备的正常使用。这种核电机组参与电网调峰的方法较容易操作实施，同时对于自身的影响最小，也是现行调度冬季较为常用的方式。
3.2.2 跟踪负荷调峰方式
该种方式则是核电机组功率随着电网系统的需求而变化的运行方法，是通过调整核反应堆的输出功率来进行的。控制棒是用来控制反应堆快速反应的，而硼浓度则是用来控制慢速反应的。采用先进的控制系统，能够让核电跟踪负荷能力有所提升，使其主要的参数波动更小，增加其安全性运行。
3.2.3 极端日压出力调峰方式
该方式是指在不能够采用跟踪负荷调峰方式的情况下，使用提高火电和水电等可调电源开机容量来增加电网系统的调峰能力。这种方式就需要多方面的考虑发电机组的运行因素，例如负荷需求、开关机时间等，优化结构并调整模型才能够有效保证核电机组在电网调整过程中还能够安全稳定工作。
3.3 核电机组参与电网调峰的注意事项
长期低功率运行和频繁调峰都是造成核电机组参与电网调峰运行工作中有安全问题的原因，其主要风险有：
3.3.1 燃料组件损坏
因为核电燃料的内芯与其包装外壳的热膨胀系数是不相等的，因此当核电机组负荷工作时，包装外壳极有可能会受到超过其承受程度的作用力导致损坏。所以在核电机组参与电网调峰工作中，需要注意核电机组燃料组件不同材料对于不同温度、湿度、环境的影响变化，找到一个平衡点才能提高其工作使用寿命。
3.3.2 放射性物质泄漏
在核电机组调节功率时，反应堆与氙毒是相反作用的，因此随着氙毒与控制棒的操作，轴向核功率会随着偏差变化导致其振荡，如果不均衡，就会导致放射性物质泄漏。一旦放射性物质泄漏，不仅违背了当初利用核电机组参与电网调峰工作的初衷，也使得环境污染更加严重，因此，在考虑使用哪一种运行方式时，需要根据自身情况、電网环境、设备设施等状况来进行一定的调节，从而才能够防止该情况的发生。
3.3.3 设备可靠性降低
如果核电机组是频繁调峰状态下，那么首先在功率调节的过程中，一些阀门频繁动作会导致组件的有效寿命下降，其次控制棒与驱动机构等之间存在一定的摩擦，可能会让控制棒在核电机组参与调峰运行过程中出现停堆等一系列事故。
4 结 语
核电机组因本身具备较大的调峰深度和容量，所以才能够有效帮助电网完成调峰阶段的需求。不仅能够提高电力系统运行的安全性和调度性，从而使电网能够面对各种情况;而且还能提高电力系统的经济效益，加大清洁能源的利用率。因此不断提高核电机组参与调峰运行技术才是目前最主要的努力方向。
参考文献
[1]张清元.核电参与电网调峰的运行策略研究[A].经营战略，2017（09）：196.
[2]陈 伟.核电机组参与电网调峰的运行方式及效益分析[A].中国高新技术企业，2016（14）：137～138.
[3]郑 宽，王耀华，关 立，刘 畅，等.“十三五”期间核电参与电网调峰前景分析[J].中国电力，2017（50）：49～50.
收稿日期：2018-12-3
作者简介：徐 冰（1985-），男，工程师，本科，主要从事核电机组运行工作。