福建省核電站與抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)營必要性分析

敖澤閩　徐雪松

【摘 要】本文通過分析“十三五”期間福建省電力市場電站的發(fā)展前景與省內(nèi)核電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行情況等，從多方面闡述了抽水蓄能電站是電網(wǎng)中具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用等多功能的特殊電源，在改善電網(wǎng)運(yùn)行條件，提高電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性方面發(fā)揮重要作用，從而說明核電站與抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)營的必要性。

【關(guān)鍵詞】核蓄聯(lián)營；電網(wǎng)調(diào)峰；分析

福建省位于我國東海之濱，氣候溫暖、濕潤。福建省缺油少煤，水力資源較豐富。全省水力資源理論蘊(yùn)藏量11810.3MW，可開發(fā)水電站裝機(jī)容量10886.3MW，年發(fā)電量386.75億kW·h，至2015年底全省已建成水電站總裝機(jī)容量水電裝機(jī)1299.74萬千瓦。省內(nèi)已建成運(yùn)行的核電機(jī)組裝機(jī)容量有545萬千瓦，至2016年底，省內(nèi)核電機(jī)組裝機(jī)容量將達(dá)到762萬千萬，裝機(jī)占比14%。

通常情況下核電適合于帶基荷運(yùn)行，而抽水蓄能機(jī)組在電力系統(tǒng)中主要發(fā)揮容量效益，二者聯(lián)合運(yùn)營將能夠更好地滿足電力系統(tǒng)的需要。

1 十三五期間福建省電力市場分析

1.1 2015 年電力市場情況簡述

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài)，2015年福建省全社會用電量增速嚴(yán)重放緩，全年全社會用電量1851.9億千瓦時，同比下降0.2，全省日最大用電量為62479萬千瓦時，同比下降1.0%。全年用電下降的主要原因有：經(jīng)濟(jì)市場下行，涼夏（7～9月份最高氣溫較正常偏低2～3℃），暖冬（11～12月份最低氣溫較正常偏高2～3℃），“蘇迪羅”與“杜鵲”雙強(qiáng)臺風(fēng)登陸沿海中部（影響面大）等。

2015年省電網(wǎng)發(fā)電設(shè)備平均利用小時為3948小時，比上年同期減少399小時，其中火電設(shè)備比上年同期減少951小時，核電設(shè)備利用小時比上年同期減少371小時。

1.2 未來省內(nèi)電力供需矛盾顯著

“十三五”期間，我國經(jīng)濟(jì)將結(jié)束高速增長的態(tài)勢，逐步向新常態(tài)過渡。預(yù)計未來五年，福建省全社會用電量年均增長率在5%左右，而裝機(jī)容量增長速度2015年為10%，未來2至3年還將以8%-10%的速度增長，其中清潔能源裝機(jī)比重在2015年就達(dá)到50%，全省清潔能源裝機(jī)2168萬千瓦，電力市場的供過于求的矛盾將越來越突出，隨著福清、寧德、漳州、霞浦、三明等多家核電公司的機(jī)組陸續(xù)投產(chǎn)，將繼續(xù)拉高清潔能源比例。外送電方面，福建至華東4回500kV超高壓直流聯(lián)絡(luò)線已投產(chǎn)，最高穩(wěn)定輸送負(fù)荷能力為450萬千瓦，但華東地區(qū)自身同樣存在電能供應(yīng)過剩問題，且福建省政策上并不支持能源輸出，受此影響，目前華東聯(lián)絡(luò)線外送負(fù)荷基本維持在28～45萬千瓦。

2 核電廠調(diào)峰運(yùn)行情況

2015省內(nèi)在運(yùn)的核電機(jī)組有5臺，均為百萬千瓦級，裝機(jī)容量占比11%。福建省電網(wǎng)容量較小，2015年用電負(fù)荷降低，雨季水量偏豐致水電發(fā)電量增大，電網(wǎng)電力電量平衡出現(xiàn)困難，多次調(diào)度核電機(jī)組參與調(diào)峰。

以福清核電兩臺機(jī)組為例，2015年共參加8次調(diào)峰，機(jī)組調(diào)峰運(yùn)行在低功率臺階共70余天，損失發(fā)電量可達(dá)4億千瓦時，相當(dāng)于15.76個滿功率運(yùn)行天；2號機(jī)組共參與調(diào)峰3次，最后一次降負(fù)荷運(yùn)行持續(xù)到新年，累計33.0天，共損失發(fā)電量1.94億千瓦時，相當(dāng)于7.43個滿功率運(yùn)行天。

在2016年春節(jié)期間，福清核電兩臺商運(yùn)機(jī)組于全部調(diào)停，屬國內(nèi)核電運(yùn)行以來首次。福清核電兩臺機(jī)組春節(jié)期間總計調(diào)停時間為37天，損失利用小時1000.9小時，等效電量10.9億千瓦時。2016年春節(jié)期間總計調(diào)停電量損失在12億千瓦時左右。

全國電廠2016年度春節(jié)期間均出現(xiàn)普遍的降負(fù)荷運(yùn)行現(xiàn)象，這是春節(jié)期間電網(wǎng)負(fù)荷下降引起的正?，F(xiàn)象。通過分析各省份核電廠春節(jié)期間降負(fù)荷電量損失情況，從絕對值上看，福建省核電企業(yè)在2016年春節(jié)期間的降負(fù)荷比例最高、損失電量最大。

3 核蓄聯(lián)營必要性分析

3.1 電網(wǎng)調(diào)峰壓力日趨嚴(yán)峻

由于福建省用電量增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)電能力增速，外送電量低于預(yù)期，清潔能源占比迅速提高，特別是風(fēng)電的大量并網(wǎng)（負(fù)荷在10～135萬千瓦隨機(jī)波動），使福建電力調(diào)度的壓力逐月增加，至汛期來臨，火電大面積調(diào)停的情況下，日峰谷差達(dá)800萬千瓦，2016年春節(jié)全網(wǎng)最低負(fù)荷更少低于6000MW。核電機(jī)組由于適合帶基荷運(yùn)行的設(shè)計限制，允許的最低安全負(fù)荷為836MW，在調(diào)峰能力方面難以契合福建電網(wǎng)的實際運(yùn)行需要，核電的發(fā)電空間受到了多方面的壓力與限制。

抽水蓄能電站建設(shè)后在福建電網(wǎng)中承擔(dān)調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用等任務(wù)，對緩解核電廠調(diào)峰能力，跟蹤電網(wǎng)負(fù)荷曲線作用顯著，其必要性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

3.2 核電機(jī)組適合帶基荷運(yùn)行

核電具有建設(shè)成本高、燃料費(fèi)用等運(yùn)行成本低的特點(diǎn)，調(diào)峰運(yùn)行不具經(jīng)濟(jì)性。核電反應(yīng)堆控制具有較高要求，機(jī)組發(fā)電負(fù)荷的頻繁變動具有一定的技術(shù)限制。核電參與調(diào)峰主要的弊端包括：運(yùn)行操作困難，人為失誤及違反技術(shù)規(guī)范風(fēng)險大；溫度變化多，瞬態(tài)多，金屬疲勞影響設(shè)備壽命；硼化稀釋操作多，產(chǎn)生更多廢氣、廢液和固體廢棄物， 增加環(huán)境負(fù)擔(dān)和社會風(fēng)險；功率頻繁變化影響燃耗分布，給燃料設(shè)計和后處理造成困難。

3.3 提高清潔能源、可再生能源利用程度

福建省常規(guī)水電資源較豐富，但開發(fā)利用程度很高。福建省水電大多調(diào)節(jié)性能較差，其中季調(diào)節(jié)以上水電比重不足水電裝機(jī)容量的1/3，年調(diào)節(jié)性能以上水電站更僅有1/8，福建省水電豐、枯水期的出力差異、水資源的綜合利用要求以及水電自身調(diào)節(jié)性能不足等因素的綜合影響，導(dǎo)致汛期水電棄水調(diào)峰，水電電能不能充分利用，枯期因水量不足發(fā)電量大幅減少，影響電力供應(yīng)。

從保證核電的經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)行安全性角度考慮，核電機(jī)組宜帶基荷運(yùn)行，不宜參與調(diào)峰，大規(guī)模建設(shè)核電將使系統(tǒng)調(diào)峰需求加大，抽水蓄能電站可利用其“調(diào)峰”、“填谷”雙倍容量功能，充分發(fā)揮電網(wǎng)“儲能器”的作用，能有效增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)峰能力，改善系統(tǒng)運(yùn)行條件，從而提高水電、風(fēng)電資源的利用程度，提高核電運(yùn)行效益。

3.4 環(huán)境效益收益大

福建電網(wǎng)燃煤機(jī)組比重很大，燃煤發(fā)電產(chǎn)生的煙塵、二氧化硫和氮氧化物對生態(tài)環(huán)境造成的破壞和污染較大。我國政府明確提出，到2020年非化石能源占一次能源消費(fèi)的比重將達(dá)到15%左右，福建省能源匱乏，未來發(fā)電能源將實施多元化戰(zhàn)略，減少對化石能源的依賴。[2]抽水蓄能電站建成后，有利于實現(xiàn)節(jié)能減排、促進(jìn)低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展，具有較為顯著的環(huán)境效益，符合可持續(xù)發(fā)展要求。

4 結(jié)語

由前所述，核電、抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)營，可充分發(fā)揮各自在電力系統(tǒng)中的地位與作用，增強(qiáng)兩者的市場適應(yīng)性。對抽水蓄能電站而言，聯(lián)營方式發(fā)揮了其優(yōu)異的調(diào)峰性能，提高了發(fā)電小時數(shù)；對核電站而言，為抽水蓄能提供抽水電量保證了其較高的發(fā)電利用小時數(shù)，同時核蓄聯(lián)營模式總體上改善了電力輸出品質(zhì)，從而有可能獲得更高的加權(quán)平均電價，使投資收益能夠得到保證。此外，抽水蓄能機(jī)組能夠迅速跟蹤電力系統(tǒng)的負(fù)荷變化，具有敏捷的爬坡能力和經(jīng)濟(jì)的調(diào)頻、調(diào)相功能，以及顯著的動態(tài)運(yùn)行效益，可有效提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，減少電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險，保證社會各行各業(yè)可靠用電。

【參考文獻(xiàn)】

[1]白建華.核電站與抽水蓄能電站聯(lián)合運(yùn)營研究[J].電力技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2007，12，19（6）.

[2]云霄抽水蓄能電站項目價值分析報告[R].中核國電漳州能源有限公司，2015.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]