【摘要】：目前我國(guó)核電正處于快速發(fā)展時(shí)期。核電站建設(shè)集中于靠近負(fù)荷中心的沿海地區(qū),核電機(jī)組的帶基荷滿功率運(yùn)行方式給電網(wǎng)帶來(lái)巨大的調(diào)峰壓力,加之風(fēng)電的大規(guī)模并網(wǎng)與負(fù)荷峰谷差的持續(xù)增大,核電參與調(diào)峰的需求日益迫切。雖然現(xiàn)代核電機(jī)組在設(shè)計(jì)上具備負(fù)荷跟蹤能力,但目前電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度中極少考慮核電參與調(diào)峰,核電調(diào)峰成本、安全約束和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等工作并未深入開展。因此,對(duì)考慮核電調(diào)峰的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究具有重要的理論價(jià)值和實(shí)際應(yīng)用意義。本文在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)和資料的基礎(chǔ)上,結(jié)合多項(xiàng)科研課題,對(duì)核電參與電網(wǎng)調(diào)峰的成本計(jì)算、負(fù)荷跟蹤運(yùn)行方式、聯(lián)合運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度和調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容如下:對(duì)電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度、核電參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行和核電調(diào)峰安全經(jīng)濟(jì)評(píng)估三個(gè)方面的相關(guān)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了歸納和總結(jié)。從核電機(jī)組的典型功率控制模式、功率調(diào)節(jié)性能與負(fù)荷跟蹤運(yùn)行方式三個(gè)方面對(duì)核電機(jī)組的負(fù)荷跟蹤運(yùn)行特性進(jìn)行了分析。從調(diào)峰影響核電運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā),提出了核電調(diào)峰相關(guān)成本的計(jì)算分析方法。建立了核電機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)體系并在此基礎(chǔ)上綜合應(yīng)用全壽命周期理論,提出了計(jì)及調(diào)峰影響的核電機(jī)組平準(zhǔn)化發(fā)電成本計(jì)算方法;針對(duì)調(diào)峰運(yùn)行影響核燃料循環(huán)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié),基于核電機(jī)組運(yùn)行指標(biāo)體系提出了燃料附加成本和乏燃料處理附加成本的測(cè)算方法,實(shí)現(xiàn)了核電調(diào)峰成本的全面綜合量化;根據(jù)歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的平準(zhǔn)化發(fā)電成本與調(diào)峰成本進(jìn)行實(shí)際計(jì)算,通過(guò)調(diào)峰成本曲線對(duì)核電參與電網(wǎng)調(diào)峰的效益進(jìn)行了分析,為核電參與電網(wǎng)調(diào)峰的運(yùn)行策略研究奠定了基礎(chǔ)。綜合考慮調(diào)峰經(jīng)濟(jì)性與安全運(yùn)行要求,建立了核電機(jī)組負(fù)荷跟蹤方式下的優(yōu)化運(yùn)行模型。該模型根據(jù)核電機(jī)組負(fù)荷跟蹤的燃料壽期要求與中長(zhǎng)期規(guī)劃安排確定機(jī)組基本運(yùn)行方式;以考慮售電凈效益、調(diào)峰成本和偏移計(jì)劃出力懲罰費(fèi)用的核電站運(yùn)行效益最大化為優(yōu)化目標(biāo);針對(duì)核電運(yùn)行的安全性要求提出了核電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)變量,建立了滿足核電調(diào)峰出力特性的基本約束、恒功率持續(xù)運(yùn)行時(shí)間約束和升/降功率狀態(tài)轉(zhuǎn)換約束;結(jié)合實(shí)際算例對(duì)所建模型的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證,分析了峰谷電價(jià)、偏移出力懲罰力度和調(diào)峰補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)等因素對(duì)核電調(diào)峰運(yùn)行方式的影響。在火電、核電、抽水蓄能機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行模式下,建立了計(jì)及核電調(diào)峰靈活性的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。該模型以包括機(jī)組運(yùn)行成本、啟停成本與調(diào)峰成本的運(yùn)行總費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù);在常規(guī)火電、抽水蓄能機(jī)組出力約束基礎(chǔ)上,從下調(diào)峰時(shí)間、調(diào)峰深度和調(diào)節(jié)速率三個(gè)角度分析了核電機(jī)組負(fù)荷跟蹤運(yùn)行的功率調(diào)節(jié)能力,結(jié)合核電運(yùn)行狀態(tài)變量提出了計(jì)及調(diào)峰運(yùn)行靈活性的核電機(jī)組出力約束;通過(guò)算例分析驗(yàn)證了所建模型的有效性,對(duì)比分析了核電機(jī)組不同運(yùn)行方式下的電網(wǎng)調(diào)峰策略及其經(jīng)濟(jì)性,研究了旋轉(zhuǎn)備用需求、火電機(jī)組深度調(diào)峰能力和成本要素對(duì)調(diào)峰策略的影響。考慮調(diào)峰運(yùn)行對(duì)核電機(jī)組安全性造成的影響,建立了計(jì)及核電調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。對(duì)核電調(diào)峰運(yùn)行相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因子引發(fā)停運(yùn)故障的機(jī)理進(jìn)行分析,提出了核電調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系,根據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)理論建立了核電調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型并提出了核電調(diào)峰安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法,實(shí)現(xiàn)了核電調(diào)峰安全風(fēng)險(xiǎn)增量的計(jì)算分析;將核電調(diào)峰風(fēng)險(xiǎn)以調(diào)峰安全成本的形式納入到系統(tǒng)運(yùn)行成本,計(jì)及風(fēng)電功率隨機(jī)性與波動(dòng)性,建立了風(fēng)-火-核-蓄聯(lián)合運(yùn)行下的電力系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型。通過(guò)實(shí)際算例對(duì)模型進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證,分析了核電安全價(jià)值對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰策略、調(diào)度經(jīng)濟(jì)性與核電安全性的影響。
【圖文】：

作帶來(lái)了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)｜１】。在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、美麗中國(guó)建設(shè)等國(guó)家戰(zhàn)略大力實(shí)施的背景逡逑下，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化調(diào)整，風(fēng)電、光伏、核電等優(yōu)質(zhì)清潔能源在電力能源結(jié)構(gòu)中逡逑的占比得到快速增長(zhǎng)并仍然有廣闊的發(fā)展空間。我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)１２１如圖１．１所示。逡逑水電，１９．２％逡逑風(fēng)電，９．２％逡逑Ｆｌ光伏發(fā)電，，３％逡逑邐逡逑圖１．１我國(guó)電力能源結(jié)構(gòu)逡逑核能發(fā)電因具有年運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、能量密度高、供電穩(wěn)定可靠、運(yùn)行成本低且不受燃逡逑料價(jià)格影響以及可大幅減少溫室氣體和污染物排放等特點(diǎn)，成為了綠色低碳、安全高效逡逑的現(xiàn)代能源體系中舉足輕重、不可替代的組成部分｜３］。我國(guó)核電己具備相當(dāng)規(guī)模且發(fā)展逡逑勢(shì)頭強(qiáng)勁【４｜，在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量位居世界第四，同時(shí)是世界上核電建設(shè)規(guī)模最大的國(guó)家。逡逑截至２０１７年１２月３０日，我國(guó)大陸在運(yùn)核電機(jī)組達(dá)到３７臺(tái)，總裝機(jī)容量為３５８０７．１６＾１％；逡逑當(dāng)年核能累計(jì)發(fā)電量為２４７４．６９億千瓦時(shí)，比２０１６年上升了邋１７．５５％；累計(jì)上網(wǎng)電量為逡逑２３１６．４２億千瓦時(shí)

逡逑組群１６，７１。近年來(lái)我國(guó)核電發(fā)展趨勢(shì)如圖１．２所示。逡逑４０邐３５邐３７邐３０００逡逑３０邐２８邐ｇ逡逑？邐２２邐悘W 邐９邐２０００邐＾逡逑｜邋－ｆｌ邋３邋＾逡逑Ｑ邐Ｑ逡逑２０１３邋年邐２０１４邋年邐２０１５邋年邐２０１６邋年邐２０１７年逡逑＾８？機(jī)組數(shù)量－■發(fā)電量逡逑圖１．２我國(guó)核電發(fā)展逡逑考慮到核電建設(shè)成本較高，運(yùn)行成本較低，且核電在電源結(jié)構(gòu)中占比相對(duì)較小，從逡逑保障核電運(yùn)行安全性與經(jīng)濟(jì)性的角度出發(fā)，我國(guó)核電機(jī)組通常以帶基荷滿功率運(yùn)行為主逡逑要運(yùn)行方式，并同步開展抽水蓄能等調(diào)峰電源的配套建設(shè)，以核蓄聯(lián)合運(yùn)行模式參與電逡逑網(wǎng)調(diào)峰１８？叱然而，隨著核電發(fā)展速度的不斷加快，特別是核電站建設(shè)集中于靠近負(fù)荷中逡逑心的沿海地區(qū)的分布特點(diǎn)，，使得局部電網(wǎng)核電裝機(jī)已達(dá)到相當(dāng)規(guī)模；抽水蓄能電站受自逡逑然條件的限制，調(diào)峰容量十分有限。大規(guī)模核電機(jī)組的基荷運(yùn)行方式給部分區(qū)域的電力逡逑調(diào)峰形勢(shì)形成了很大壓力ｌ１Ｇ］。圖１．３為我國(guó)在運(yùn)核電廠分布及堆型特點(diǎn)。逡逑２ｘｌ０６０ＭＷｍ／ｋｉｔＡＥＳ－９１逡逑邐寧c郟儒逯繡澹蟈澹村澹兀桑埃福梗停族澹恚輳媯媯潁校遙桑希希襄義閑聐U申邋ｒ邋４邋ｘ邋ＫｉｍｆＷ邋Ｈｉ邋／ｋｉｆｔＭ邋Ａ３邋丨邋０邐逡逑．V．逡逑／邐妗瀋衿電ｒ邋一期邋２邋Ｘ９９０ＭＷ邋汛水堆ＭＡ３１０逡逑／邐嶺澉衿電廠二期：！邋ｘｌ０８６ＭＷ邋壓／ｋ地ｒＰＲＩＯＯＯ逡逑柋|沙�，、？R眨遙蓿澹麇蔚緋А梗啵叨褘p。逡逑出ｍ丨ｄa鳀卞澹阱危軕湹紜浮⒈閫o丨}保潁恚錚錚錚咤義賢跡保澄夜

本文編號(hào)：2675599