基于AP/CAP核電機組的調(diào)峰管理研究

梁恒福 狄樂蒙

摘 要 針對全國電力需求量縮減帶來的調(diào)峰矛盾這一現(xiàn)象，提出一種基于成本補償加收益分享的調(diào)峰經(jīng)濟補償方案，根據(jù)參與深度調(diào)峰機組的調(diào)峰電量補償調(diào)峰成本，同時將未參與調(diào)峰的機組的多發(fā)電量的收益進行分享。該方案不僅可以補償服務方的成本支出，還能解決由于調(diào)峰造成發(fā)電量減少帶來的投資方內(nèi)部收益率下降的問題。

關鍵詞 核電;調(diào)峰管理;成本和收益

1國內(nèi)核電調(diào)峰現(xiàn)狀

核電作為環(huán)保、持續(xù)、可靠的低碳能源，在世界電力能源中，占有舉足輕重的地位[1]。另由于核電在發(fā)電成本、技術(shù)成熟度以及供電穩(wěn)定性等三個方面具有比較優(yōu)勢，有可能成為未來能源系統(tǒng)的主要電源類型之一[2]?，F(xiàn)階段我國大部分核電機組帶基本負荷運行，不參與電網(wǎng)的調(diào)峰。但隨著我國電力需求放緩，第三產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中占比提升以及居民用電量比重增加，負荷峰谷差日益增大，可再生能源發(fā)電在電力系統(tǒng)的比例不斷提高，電力系統(tǒng)調(diào)峰形勢越來越嚴峻，部分地區(qū)核電機組面臨著較為迫切的調(diào)峰運行需求，而這也必將引發(fā)調(diào)峰責權(quán)分擔的公平性爭議[3]。

當前國內(nèi)核電參與電網(wǎng)調(diào)峰運行有如下三種方式：

（1）有計劃的短期低負荷運行甚至調(diào)停備用。目前核電機組參與調(diào)峰運行的主要方式。

（2）年調(diào)節(jié)運行方式。目前該方式僅在各核電廠層面進行，無法在全國層面進行整體規(guī)劃和平衡。

（3）日負荷跟蹤。目前該方式國內(nèi)尚未應用，也缺少相關的運行經(jīng)驗。

為此，本文立足于當前電力市場環(huán)境，遵循國家電力監(jiān)督委員會頒布的《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理暫行辦法（[2006]43號文）》[4]，從技術(shù)和經(jīng)濟兩個方面分析核電參與調(diào)峰的合理方案。

2AP/CAP核電機組調(diào)峰運行的技術(shù)可行性和經(jīng)濟性分析

AP/CAP系列機組核調(diào)峰的技術(shù)可行性。AP/CAP機組基本通過灰棒來控制反應，調(diào)節(jié)功率，以適應電網(wǎng)負荷變化，代替過去用改變冷卻劑水的硼濃度來跟蹤負荷的方法，減少了廢水量[5]。AP/CAP系列機組具備跟蹤負荷調(diào)峰的能力，但調(diào)峰的深度及負荷調(diào)節(jié)速率需要根據(jù)電網(wǎng)負荷情況及核電機組自身安全等因素綜合考慮。頻繁調(diào)節(jié)功率將降低核燃料及包殼、高能管道、壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主泵以及控制棒驅(qū)動機構(gòu)等主要核設備的可靠性，甚至在反應堆低功率下或者中間功率水平運行時，增加諸如發(fā)生彈棒事故的風險。

AP/CAP系列機組核電調(diào)峰的經(jīng)濟可行性。根據(jù)兩個細則規(guī)定，火電機組的無償調(diào)峰的責任較大，現(xiàn)有的調(diào)峰經(jīng)濟補償方法通常僅彌補了部分提供調(diào)峰服務機組的成本，而考慮參與調(diào)峰的機組由于發(fā)電量下降，將損失部分發(fā)電利潤，因電量少發(fā)造成的利潤損失通常不做補償，因此具備調(diào)峰能力的機組的調(diào)峰積極性不強。另一方面，核電對提供有償調(diào)峰服務的機組進行了經(jīng)濟補償，但是核電機組由于多發(fā)電量帶來的收益要大于支出的調(diào)峰補償。因此，核電愿意支付調(diào)峰補償，而不愿意減少發(fā)電量。

3AP/CAP核電機組調(diào)峰管理方案

本文建立了一種“采用成本加收益的調(diào)峰經(jīng)濟補償模式”。如圖1所示，補償方案由成本補償和收益補償兩部分組成。

補償模式的核心是補償調(diào)峰機組的實際成本。圖1中實線是根據(jù)現(xiàn)行“兩個細則”的方式補償參與調(diào)峰機組所發(fā)生的成本，具體的補償費用的計算是匯總所有參與深度調(diào)峰機組所需的成本費用總和，然后根據(jù)需要支付調(diào)峰補償電廠的發(fā)電量、電費的比例進行成本分攤。圖1中虛線是將電廠超發(fā)電量的收益部分按照投資收益率相等的原則進行分享。成本補償是為了補償參與調(diào)峰的機組成本的增加額而進行的補償過程，收益補償是將未參與調(diào)峰的機組由于多發(fā)電量帶來的額外收益與參與調(diào)峰的機組分享的過程，兩種的計算方法正好相反。該模式需要確定的核心參數(shù)包括：各類型機組的責任調(diào)峰與深度調(diào)峰的界限、參與調(diào)峰機組的成本補償標準、各類型機組的投資回報率參數(shù)（如上網(wǎng)電價、單位千瓦動態(tài)投資、年利用小時數(shù)、折舊率、燃料價格、燃料消耗量等）。

基于“采用成本加收益的調(diào)峰經(jīng)濟補償模式”，本文制定了一套科學、可行的AP/CAP核電機組調(diào)峰參與管理方案。該方案由如下四部分組成：

3.1 核電機組通過合理安排檢修時間參與長周期調(diào)峰

由于核電機組的換料特性，需在燃料壽期滿后停堆換料，并且核電機組在運行規(guī)定時間后也需停堆大修。因此，通過合理的安排核電機組的換料和檢修計劃，能夠積極參與電網(wǎng)的年、月等長周期調(diào)峰。

3.2 采用成本加收益的調(diào)峰經(jīng)濟補償模式

采用成本加收益的調(diào)峰經(jīng)濟補償模式體現(xiàn)了調(diào)峰責任公擔的原則，與現(xiàn)有補償機制相比，增加了調(diào)峰經(jīng)濟補償力度，理清了調(diào)峰輔助價格的行程機制，有利于調(diào)動發(fā)電機組的調(diào)峰積極性，能夠進一步挖掘電力系統(tǒng)的調(diào)峰能力。

3.3 積極開展機組調(diào)峰成本測算工作

不同類型的電源中，煤電機組的調(diào)峰成本是重點需要測算的，如煤電在不投油穩(wěn)燃情況下的調(diào)峰成本以及投油穩(wěn)燃情況下的調(diào)峰成本均需進行合理測算。另外，若AP/CAP核電機組參與深度調(diào)峰，承擔了調(diào)峰責任以外的責任，機組也應該可以獲得調(diào)峰成本和收益的補償，因此核電機組參與調(diào)峰也應當開展相應的調(diào)峰成本測算工作。

3.4 合理確定不同類型機組的調(diào)峰責任

調(diào)峰責任界限之前是參考不同電源類型的調(diào)峰能力，進行界定的，在研究經(jīng)濟補償機制的時候，調(diào)峰責任界限直接影響著經(jīng)濟補償額度，直接影響著利益分享的測算。對于核電機組的調(diào)峰責任應參考核電保障性消納管理辦法，保障電量以外的電量才考慮一定比例的調(diào)峰責任。

4結(jié)束語

良好的經(jīng)濟補償模式能有效地刺激火電機組的調(diào)峰積極性，并保證核電機組安全可靠的維持基荷運行狀態(tài)。在良好的經(jīng)濟補償模式的作用下，實現(xiàn)核電滿發(fā)而火電減發(fā)的目的，直接降低了發(fā)電總量中火力發(fā)電所占的比例，間接減少了不可再生資源的利用率，帶來了良好的生態(tài)效益。AP/CAP核電機組調(diào)峰參與管理方案的實施不局限于某個核電項目，就目前而言，并網(wǎng)發(fā)電廠“兩個細則”中關于核電的考核要求及補償標準并不完善，已有的調(diào)峰經(jīng)濟補償機制對傳統(tǒng)發(fā)電廠不具備較強的吸引力，傳統(tǒng)發(fā)電廠的調(diào)峰積極性僅限于其責任調(diào)峰范圍水平。因此，一套好的核電調(diào)峰管理方法及補償標準將會幫助一個省乃至區(qū)域解決調(diào)峰矛盾的核心問題，為地區(qū)的發(fā)展帶來良好的社會效益。

參考文獻

[1] 國家發(fā)展與改革委員會.核電中長期發(fā)展規(guī)劃（2005-2020年）[R]. 北京：國家發(fā)展與改革委員會，2007.

[2] Zhao X，Yang Y，F(xiàn)eng T，et al. International cooperation on renewable energy electricity in China – a critical analysis[J]. Renewable Energy，2013，55（7）：410-416.

[3] 楊益晟，張健，馮天天.我國核電機組調(diào)峰輔助服務經(jīng)濟補償機制研究[J]. 電網(wǎng)技術(shù)，2017，41（7）：2131-2137.

[4] 國家電力監(jiān)督委員會. 并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務管理暫行辦法（[2006]43號文）[EB/OL]. https：//wenku.baidu.com/view/dfdf1dd8ce 2f0066f53322d8.html#，2010-5-8..

[5] 汪映榮.CAP1400核電技術(shù)特點和工程進展[J].中國核電，2018， 11（1）：35-40.

作者簡介

梁恒福（1991-），男，山東威海人;畢業(yè)院校：山東理工大學，專業(yè)：電氣工程，學歷：碩士研究生，現(xiàn)就職單位：國核示范電站有限責任公司，研究方向：核電站電網(wǎng)接口。