淺談電力市場(chǎng)與核電廠大修規(guī)劃

王 雷

（國(guó)核示范電站有限責(zé)任公司，山東 榮成264300）

0 引言

大修規(guī)劃包含大修窗口時(shí)間、大修工期和大修重要項(xiàng)目規(guī)劃，在制定大修規(guī)劃時(shí)需電力營(yíng)銷部門提供電量規(guī)劃，燃料管理部門提供燃料裝載方案和循環(huán)長(zhǎng)度，經(jīng)營(yíng)計(jì)劃部門提供公司五年戰(zhàn)略規(guī)劃，財(cái)務(wù)部門提供機(jī)組退稅和乏燃料處置費(fèi)用等信息。大修項(xiàng)目來源包括預(yù)防性維修大綱、在役檢查大綱、防腐大綱、定期試驗(yàn)大綱、技改項(xiàng)目、工程遺留問題和日常重大技術(shù)問題等。大修項(xiàng)目的規(guī)劃要結(jié)合大修規(guī)劃的情況，同時(shí)大修規(guī)劃要遵循大修項(xiàng)目規(guī)劃的結(jié)論，兩者相輔相成。

自2015年電力體制改革六年多來，我國(guó)電力市場(chǎng)交易體系趨于完善，核電廠在制定大修規(guī)劃時(shí)，應(yīng)充分考慮外部電力市場(chǎng)形勢(shì)和電廠經(jīng)營(yíng)計(jì)劃，為公司的財(cái)務(wù)預(yù)算提供輸入。

1 電力市場(chǎng)分析

2020年，全國(guó)全口徑核電裝機(jī)容量達(dá)4 989萬千瓦，同比增長(zhǎng)2.4%，占全部裝機(jī)容量的2.27%。截至2020年年底，全國(guó)八大核電裝機(jī)省份分別是：廣東1 614萬千瓦、浙江911萬千瓦、福建871萬千瓦、江蘇549萬千瓦、遼寧448萬千瓦、山東250萬千瓦、廣西217萬千瓦和海南130萬千瓦。

1.1 電網(wǎng)需求特性

南方，以廣西電網(wǎng)為例：廣西電網(wǎng)容量小且水電比例高達(dá)50%左右（且用電負(fù)荷增長(zhǎng)慢于裝機(jī)增長(zhǎng)），電網(wǎng)全年負(fù)荷低谷在春節(jié)所在月即1~2月。每年的3~4月、11~12月為枯水期同時(shí)也是用電高峰，5~10月為豐水期，尤其是6~8月，核電大修適宜安排在用電低谷和豐水期以減少調(diào)峰壓力。

北方，以遼寧電網(wǎng)為例：遼寧電網(wǎng)以火電為主，占總裝機(jī)容量57.2%，擔(dān)負(fù)區(qū)域內(nèi)供熱以及調(diào)峰重任?？傮w來看，裝機(jī)處于過剩狀態(tài)，主要通過特高壓送華北供電。區(qū)域內(nèi)調(diào)節(jié)性電源儲(chǔ)備不足，特別是供暖季，面臨巨大調(diào)峰壓力。核電機(jī)組同樣需要參與調(diào)峰，1~3月、11月、12月供暖季，4~5月、10月大風(fēng)季，6~9月為核電機(jī)組黃金發(fā)電期，核電大修適宜安排在供暖季和大風(fēng)季以減少調(diào)峰壓力。

1.2 “碳達(dá)峰碳中和”新機(jī)遇

碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)對(duì)我國(guó)加快構(gòu)建清潔低碳能源系統(tǒng)提出了革命性要求，而核電迎來了新的機(jī)遇與形勢(shì)。首先是核電的低碳屬性，與火電相比，核電具有不排放溫室氣體、能源轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢(shì)；其次是發(fā)電穩(wěn)定性，與水電、風(fēng)電和光伏等能源相比，核電又具有天氣影響，發(fā)電高效穩(wěn)定的特征。另外，發(fā)展核電對(duì)于科技創(chuàng)新有著引領(lǐng)和促進(jìn)作用。我國(guó)三代核電設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到了90%左右，5 000多家科研單位、設(shè)備制造企業(yè)的參與，有利于帶動(dòng)高端裝備、材料、工藝的優(yōu)化升級(jí)，強(qiáng)化裝備制造體系。同時(shí)，由于核電和其他專業(yè)領(lǐng)域的高度關(guān)聯(lián)，三代核電的自主創(chuàng)新對(duì)于各學(xué)科各領(lǐng)域來說，都是促進(jìn)和推動(dòng)。

近兩年國(guó)內(nèi)對(duì)于環(huán)保的重視，各方面都在呼吁核電穩(wěn)定帶基荷運(yùn)行，對(duì)于核電的發(fā)電形勢(shì)是利好消息。穩(wěn)定運(yùn)行會(huì)顯著降低核電大修規(guī)劃難度，提高了大修規(guī)劃的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，同時(shí)核電廠經(jīng)營(yíng)規(guī)劃也將更加具有指導(dǎo)意義。

2 項(xiàng)目規(guī)劃

首先，核電廠大修項(xiàng)目規(guī)劃時(shí)，要進(jìn)行重大項(xiàng)目和長(zhǎng)工期項(xiàng)目的規(guī)劃，根據(jù)預(yù)防性維修大綱和定期試驗(yàn)大綱，結(jié)合技改項(xiàng)目，從大修工期規(guī)劃對(duì)大修重大項(xiàng)目進(jìn)行優(yōu)化，以制定合理的大修規(guī)劃。根據(jù)核電廠的預(yù)防性維修項(xiàng)目特點(diǎn)，制定大修工期策略。國(guó)外很多核電廠大修類型分為長(zhǎng)—短或長(zhǎng)—中—短等方式。結(jié)合重要項(xiàng)目和長(zhǎng)工期項(xiàng)目的情況，核電廠可以規(guī)劃未來大修的類型。

其次，一般性預(yù)防性項(xiàng)目安排在不影響大修工期、集體劑量和承包商資源的情況下，但是這些預(yù)防性項(xiàng)目安排不當(dāng)，則可能會(huì)造成重復(fù)性工作和維修成本上升，如電動(dòng)頭的檢修和閥門本體的檢修應(yīng)盡量安排在同一次大修，減少拆裝電動(dòng)頭的工作量。建議在首輪大修開始前對(duì)10年周期內(nèi)所有項(xiàng)目進(jìn)行編排（在役檢查和安全殼整體泄漏率試驗(yàn)為10年周期），特別是冷源、廠外電源、主機(jī)項(xiàng)目、電氣盤、在役檢查等，制訂出各專業(yè)中長(zhǎng)期計(jì)劃。

在對(duì)未來大修進(jìn)行計(jì)劃安排和項(xiàng)目?jī)?yōu)化過程中，可以初步確定各次大修的關(guān)鍵路徑、工期及一回路水位圖等。在項(xiàng)目的不斷優(yōu)化過程中，若項(xiàng)目安排變化涉及關(guān)鍵路徑，應(yīng)及時(shí)更新。根據(jù)大修項(xiàng)目?jī)?yōu)化和規(guī)劃的安排，應(yīng)對(duì)未來大修預(yù)算做出充分的論證和預(yù)計(jì)，并通過各處預(yù)算員進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌才?。根?jù)大修項(xiàng)目計(jì)劃，對(duì)未來大修集體劑量也可以做出初步的預(yù)測(cè)。對(duì)部分重大項(xiàng)目或復(fù)雜項(xiàng)目，相關(guān)專業(yè)負(fù)責(zé)人應(yīng)提前進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，包括技術(shù)方案論證、初步的實(shí)施計(jì)劃、配合項(xiàng)目清單、備件和工具采購清單、合同意向，等等。

3 燃料管理

3.1延伸運(yùn)行（Stretch-Out）

延伸運(yùn)行是在燃料循環(huán)末期，當(dāng)硼濃度接近0ppm（小于10ppm），所有的控制棒都提到堆頂時(shí)，無法通過降低硼濃度來提供正反應(yīng)性。為了延長(zhǎng)反應(yīng)堆循環(huán)長(zhǎng)度，就必須向反應(yīng)堆引進(jìn)正反應(yīng)性，此時(shí)反應(yīng)性的引進(jìn)是通過降低慢化劑溫度（慢化劑溫度系數(shù)在壽期末變得更負(fù)）及降低反應(yīng)堆功率來實(shí)現(xiàn)的。延伸運(yùn)行開始階段通過開大汽機(jī)主調(diào)門降低慢化劑的溫度，延伸運(yùn)行開始后的2到3個(gè)等效滿功率日維持汽機(jī)進(jìn)汽調(diào)節(jié)閥接近全開。

延伸運(yùn)行的目的是提高大修停機(jī)窗口安排的靈活性，同時(shí)有利于提高發(fā)電量（目前國(guó)內(nèi)核電延伸運(yùn)行為30等效滿功率日）。國(guó)內(nèi)某集團(tuán)核電廠大修在春節(jié)和國(guó)慶期間，面臨集團(tuán)內(nèi)9~10個(gè)機(jī)組大修重疊情況，同時(shí)需要考慮其他集團(tuán)核電廠大修情況，國(guó)內(nèi)檢修承包商資源無法滿足這種大修重疊的情況，此時(shí)核電廠可以進(jìn)行延伸運(yùn)行，避開重疊大修。在延伸運(yùn)行的循環(huán)結(jié)束后，大修期間如不調(diào)整換料策略，下個(gè)燃料循環(huán)將減少上個(gè)燃料循環(huán)進(jìn)行延伸運(yùn)行的天數(shù)，需要對(duì)大修窗口進(jìn)行更新調(diào)整。

3.2 ELPO長(zhǎng)期低功率運(yùn)行

ELPO（Extend Low Power Operation）長(zhǎng)期低功率運(yùn)行（指功率小于97%FP，持續(xù)12小時(shí)以上），ELPO是核電站為了適用電站靈活性運(yùn)行的需要而采取的特殊運(yùn)行方式，ELPO需要針對(duì)某些瞬態(tài)工況進(jìn)行論證和驗(yàn)證。

ELPO可以滿足節(jié)假日、惡劣氣候等電網(wǎng)降功率要求或現(xiàn)場(chǎng)短期降功率處理設(shè)備故障的需求，其原理是通過調(diào)節(jié)硼濃度使功率控制棒全部保持在全部抽出的狀態(tài)，使反應(yīng)堆在較低的功率水平（<97%FP）持續(xù)運(yùn)行較長(zhǎng)時(shí)間（>12小時(shí)），如果小于12小時(shí)則采用負(fù)荷跟蹤（G棒跟隨）的方式。目前國(guó)內(nèi)某核電機(jī)組的能力為50%FP，30天；75%FP，120天。

3.3 燃料靈活性

國(guó)內(nèi)某核電廠已經(jīng)完成高度靈活性換料項(xiàng)目的論證，可實(shí)現(xiàn)年度換料與18個(gè)月?lián)Q料之間的轉(zhuǎn)換。優(yōu)化后的18個(gè)月?lián)Q料，采用多種富集度組件，即便在燃料組件燃耗限值不提升的情況下，長(zhǎng)、短模式組件平均卸料燃耗分別到48.4GWd/tU、47.3GWd/tU。高度靈活性換料需要對(duì)堆芯設(shè)計(jì)和安全分析部分、源項(xiàng)與屏蔽、設(shè)備可靠性、監(jiān)督性項(xiàng)目周期、環(huán)境評(píng)價(jià)等方面進(jìn)行論證。

4 結(jié)語

本文介紹了電力市場(chǎng)對(duì)核電廠大修規(guī)劃的影響，以及核電廠在當(dāng)前電力形勢(shì)下開展大修規(guī)劃中遇到的實(shí)際問題和解決方法。由于編者知識(shí)水平和大修管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有限，僅對(duì)電力形勢(shì)、項(xiàng)目規(guī)劃和燃料管理部分內(nèi)容做了簡(jiǎn)要分析。在實(shí)踐中還應(yīng)考慮機(jī)組日負(fù)荷跟蹤能力、財(cái)務(wù)經(jīng)營(yíng)成本，退稅政策和乏燃料處置費(fèi)用等因素，通過核電廠多部門的協(xié)作，不斷優(yōu)化大修規(guī)劃使其更加合理。