福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

藺宏杰

摘要：隨著核電機組裝機容量的逐步增加，核電占全國總發(fā)電量比例逐步上升，在2018年度核電占全國總發(fā)電量比例已經(jīng)達到4.2%。在核電發(fā)電量占比增加的情況下，核電參與調(diào)峰逐漸會成為常態(tài)，尤其在福清核電所在的福建電網(wǎng)用電負荷較小的情況下福清核電調(diào)峰形勢會更加嚴重。

關(guān)鍵詞：深度降功率 燃料可靠性管理 核電機組調(diào)峰

一、福清核電短時深度調(diào)峰背景

隨著核電機組裝機容量的逐步增加，核電占全國總發(fā)電量比例逐步上升，在2018年度核電占全國總發(fā)電量比例已經(jīng)達到4.2%。福建電網(wǎng)用電負荷相對較小，電網(wǎng)負荷峰谷差較大，調(diào)峰形勢較為嚴重，節(jié)假日期間福建電網(wǎng)負荷較低，福清核電為了避免因為調(diào)峰停機，與福建電網(wǎng)溝通假期短時深度降功率。具體實施方法為：在假期第一天凌晨安排4臺運行機組短時降功率至545MW的深度降功率運行4～5小時后恢復高功率運行，假期第二天凌晨視電網(wǎng)負荷情況來確定是否再安排運行機組短時降功率至545MW左右運行4～5小時。

二、福清核電M310機組短時深度降功率運行分析

本文從深度降功率期間機組的運行控制、重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調(diào)峰期間與電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)溝通等方面進行分析，確定合理可行的方案。

（一）深度降功率運行控制方案

1.升降功率速率控制：升降功率速率需根據(jù)技術(shù)規(guī)范的要求、機組當前重要缺陷、△1控制以及降功率的方式（G棒跟隨降功率或者硼化降功率）綜合給出。在機組無影響升降功率的缺陷的情況下，速率可以適當增加。此時主要考慮△1控制，需根據(jù)物理的控制方案給出。采用G棒跟隨降功率時，需考慮G棒在堆芯的時間是否滿規(guī)范的要求;采用硼化降功率時，建議降功率速率不超過2MW/min。

2軸向功率偏差控制：功率大于15%時，任何24小時內(nèi)，G棒插入的時間限制為12小時;R棒離低低限值有足夠的裕度，至少4步;禁止△1到達右限制線。

3長期低功率運行時△1參考線福清核電廠低功率運行小于3天△1參考線不作修改，長于3天視機組運行是否可能超限再決定是否修改△1參考線。

（二）重大設備管理

1.堆芯控制棒動作管理：福清核電R棒棒位：≤運行帶上限，主控無RGL404KA報警。如R棒棒位超出運行帶上限，主控產(chǎn)生RGL404KA報警，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。R棒棒位：≥運行帶上限，主控無RGL403KA報警。如R棒棒位超出運行帶上限，主控產(chǎn)生RGL404KA報警，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。R棒棒位：≤低行程限制，主控無RGL401KA或RGL402KA報警。如R棒棒位超出低行程限制，由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，制訂應對措施。如主控出現(xiàn)RGL001KA等運行故障報警，提出工作申請，對測量柜，處理柜進行檢查。主控無CCS運行故障、C1-C4、C21、C22、超溫△T、超功率△T等控制棒相關(guān)報警，若出現(xiàn)由燃料物理評估堆芯狀態(tài)，如果出現(xiàn)瞬態(tài)由當班值長按報警規(guī)程處置，運行召集相關(guān)專業(yè)討論制訂應對措施。

2.汽輪機振動管理：根據(jù)福清核電3/4號機在停機降功率過程中，機組以3MW/mln的速率降功率，容易出現(xiàn)汽輪機1/2瓦振動快速上漲。因此，應盡量控制降功率速率不超過3MW/min。建議機組連續(xù)降功率時，功率大于300MW的階段，降功率速率控制在0.5-3MW/min，300MW以下時，速率控制在0.5-1MW/min。

3常規(guī)島管線振動管理：根據(jù)福清核電機組升降功率實踐，1～4號機組常規(guī)島未出現(xiàn)管線振動異常現(xiàn)象。機組調(diào)峰運行期間，相關(guān)部門需加強常規(guī)島管線、設備巡視及振動監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)異常及時組織處理。

（三）燃料可靠性管理

1.低功率下△1ref及R棒控制：福清核電在機組545MWe功率下，功率控制棒插入堆芯，功率控制棒插入堆芯時間不能超過12個小時，有如下限制：（1）升降功率速率不低于2MWe/min;（2）在545MWe停留時間不超過5小時。同時，當功率穩(wěn)定在836MWe時，R棒存在超調(diào)節(jié)帶或低限現(xiàn)象，在△1可以控制的前提下盡量不進行△1ref修改。在同時滿足如下條件，進行△1ref修改：（1）低功率運行時間大于3天;（2）△1ref<1%FP（△1ref最多設置為1%FP）：（3）R棒低于低限且△1進入C21預報警。2與功率相關(guān)的定期物理試驗：福清核電機組部分定期物理試驗建議在滿功率執(zhí)行，建議調(diào)峰運行期間避開該定期試驗（通過在定期試驗裕度內(nèi)調(diào)整）。3期間需要記錄的系統(tǒng)設備參數(shù)清單：福清核電機組反應堆功率、控制棒棒位、軸向功率偏差等參數(shù)需要記錄，以便于后續(xù)分析。

（四）機組調(diào)峰期間與福建電網(wǎng)溝通

機組短時深度降功率運行前，生產(chǎn)計劃處提前做好與福建省調(diào)調(diào)度計劃處的溝通，向省調(diào)調(diào)度計劃處提交書面聲明，要求控制機組短時深度降功率運行不超過5小時，機組從545MW功率升回836/820MW穩(wěn)定運行12小時以上才能再次降功率至545MW運行。生產(chǎn)計劃處填報此次機組短時深度降功率運行的涉網(wǎng)檢修申請單，征得省調(diào)期間個別機組出現(xiàn)異常情況在545MWe基礎上升回至836/820MWe或降低功率運行甚至與電網(wǎng)解列以緩解缺陷影響或處理缺陷的同意。機組短時深度降功率期間，運行一處主控室運行當班值做好與福建省調(diào)調(diào)度臺的溝通，緊急情況下向省調(diào)申請將機組功率升回至836/820MWe或降低功率運行甚至與電網(wǎng)解列，以緩解控制缺陷影響或處理缺陷。

三、總結(jié)

從福清核電所面臨的機組調(diào)峰形勢、機組深度降功率期間機組的運行控制、機組重大設備運行管理、燃料可靠性管理、機組調(diào)峰期間與電網(wǎng)調(diào)度協(xié)調(diào)溝通等方面進行分析，得出控制結(jié)論，根據(jù)分析的結(jié)果執(zhí)行了切實可行的控制方案，可以很好指導福清核電深度調(diào)峰期間福清核電機組運行控制。