基于AP/CAP核电机组的调峰管理研究

梁恒福 狄乐蒙

摘 要 针对全国电力需求量缩减带来的调峰矛盾这一现象，提出一种基于成本补偿加收益分享的调峰经济补偿方案，根据参与深度调峰机组的调峰电量补偿调峰成本，同时将未参与调峰的机组的多发电量的收益进行分享。该方案不仅可以补偿服务方的成本支出，还能解决由于调峰造成发电量减少带来的投资方内部收益率下降的问题。

关键词 核电;调峰管理;成本和收益

1国内核电调峰現状

核电作为环保、持续、可靠的低碳能源，在世界电力能源中，占有举足轻重的地位[1]。另由于核电在发电成本、技术成熟度以及供电稳定性等三个方面具有比较优势，有可能成为未来能源系统的主要电源类型之一[2]。现阶段我国大部分核电机组带基本负荷运行，不参与电网的调峰。但随着我国电力需求放缓，第三产业在国民经济中占比提升以及居民用电量比重增加，负荷峰谷差日益增大，可再生能源发电在电力系统的比例不断提高，电力系统调峰形势越来越严峻，部分地区核电机组面临着较为迫切的调峰运行需求，而这也必将引发调峰责权分担的公平性争议[3]。

当前国内核电参与电网调峰运行有如下三种方式：

（1）有计划的短期低负荷运行甚至调停备用。目前核电机组参与调峰运行的主要方式。

（2）年调节运行方式。目前该方式仅在各核电厂层面进行，无法在全国层面进行整体规划和平衡。

（3）日负荷跟踪。目前该方式国内尚未应用，也缺少相关的运行经验。

为此，本文立足于当前电力市场环境，遵循国家电力监督委员会颁布的《并网发电厂辅助服务管理暂行办法（[2006]43号文）》[4]，从技术和经济两个方面分析核电参与调峰的合理方案。

2AP/CAP核电机组调峰运行的技术可行性和经济性分析

AP/CAP系列机组核调峰的技术可行性。AP/CAP机组基本通过灰棒来控制反应，调节功率，以适应电网负荷变化，代替过去用改变冷却剂水的硼浓度来跟踪负荷的方法，减少了废水量[5]。AP/CAP系列机组具备跟踪负荷调峰的能力，但调峰的深度及负荷调节速率需要根据电网负荷情况及核电机组自身安全等因素综合考虑。频繁调节功率将降低核燃料及包壳、高能管道、压力容器、蒸汽发生器、主泵以及控制棒驱动机构等主要核设备的可靠性，甚至在反应堆低功率下或者中间功率水平运行时，增加诸如发生弹棒事故的风险。

AP/CAP系列机组核电调峰的经济可行性。根据两个细则规定，火电机组的无偿调峰的责任较大，现有的调峰经济补偿方法通常仅弥补了部分提供调峰服务机组的成本，而考虑参与调峰的机组由于发电量下降，将损失部分发电利润，因电量少发造成的利润损失通常不做补偿，因此具备调峰能力的机组的调峰积极性不强。另一方面，核电对提供有偿调峰服务的机组进行了经济补偿，但是核电机组由于多发电量带来的收益要大于支出的调峰补偿。因此，核电愿意支付调峰补偿，而不愿意减少发电量。

3AP/CAP核电机组调峰管理方案

本文建立了一种“采用成本加收益的调峰经济补偿模式”。如图1所示，补偿方案由成本补偿和收益补偿两部分组成。

补偿模式的核心是补偿调峰机组的实际成本。图1中实线是根据现行“两个细则”的方式补偿参与调峰机组所发生的成本，具体的补偿费用的计算是汇总所有参与深度调峰机组所需的成本费用总和，然后根据需要支付调峰补偿电厂的发电量、电费的比例进行成本分摊。图1中虚线是将电厂超发电量的收益部分按照投资收益率相等的原则进行分享。成本补偿是为了补偿参与调峰的机组成本的增加额而进行的补偿过程，收益补偿是将未参与调峰的机组由于多发电量带来的额外收益与参与调峰的机组分享的过程，两种的计算方法正好相反。该模式需要确定的核心参数包括：各类型机组的责任调峰与深度调峰的界限、参与调峰机组的成本补偿标准、各类型机组的投资回报率参数（如上网电价、单位千瓦动态投资、年利用小时数、折旧率、燃料价格、燃料消耗量等）。

基于“采用成本加收益的调峰经济补偿模式”，本文制定了一套科学、可行的AP/CAP核电机组调峰参与管理方案。该方案由如下四部分组成：

3.1 核电机组通过合理安排检修时间参与长周期调峰

由于核电机组的换料特性，需在燃料寿期满后停堆换料，并且核电机组在运行规定时间后也需停堆大修。因此，通过合理的安排核电机组的换料和检修计划，能够积极参与电网的年、月等长周期调峰。

3.2 采用成本加收益的调峰经济补偿模式

采用成本加收益的调峰经济补偿模式体现了调峰责任公担的原则，与现有补偿机制相比，增加了调峰经济补偿力度，理清了调峰辅助价格的行程机制，有利于调动发电机组的调峰积极性，能够进一步挖掘电力系统的调峰能力。

3.3 积极开展机组调峰成本测算工作

不同类型的电源中，煤电机组的调峰成本是重点需要测算的，如煤电在不投油稳燃情况下的调峰成本以及投油稳燃情况下的调峰成本均需进行合理测算。另外，若AP/CAP核电机组参与深度调峰，承担了调峰责任以外的责任，机组也应该可以获得调峰成本和收益的补偿，因此核电机组参与调峰也应当开展相应的调峰成本测算工作。

3.4 合理确定不同类型机组的调峰责任

调峰责任界限之前是参考不同电源类型的调峰能力，进行界定的，在研究经济补偿机制的时候，调峰责任界限直接影响着经济补偿额度，直接影响着利益分享的测算。对于核电机组的调峰责任应参考核电保障性消纳管理办法，保障电量以外的电量才考虑一定比例的调峰责任。

4结束语

良好的经济补偿模式能有效地刺激火电机组的调峰积极性，并保证核电机组安全可靠的维持基荷运行状态。在良好的经济补偿模式的作用下，实现核电满发而火电减发的目的，直接降低了发电总量中火力发电所占的比例，间接减少了不可再生资源的利用率，带来了良好的生态效益。AP/CAP核电机组调峰参与管理方案的实施不局限于某个核电项目，就目前而言，并网发电厂“两个细则”中关于核电的考核要求及补偿标准并不完善，已有的调峰经济补偿机制对传统发电厂不具备较强的吸引力，传统发电厂的调峰积极性仅限于其责任调峰范围水平。因此，一套好的核电调峰管理方法及补偿标准将会帮助一个省乃至区域解决调峰矛盾的核心问题，为地区的发展带来良好的社会效益。

参考文献

[1] 国家发展与改革委员会.核电中长期发展规划（2005-2020年）[R]. 北京：国家发展与改革委员会，2007.

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

[3] 杨益晟，张健，冯天天.我国核电机组调峰辅助服务经济补偿机制研究[J]. 电网技术，2017，41（7）：2131-2137.

[4] 国家电力监督委员会. 并网发电厂辅助服务管理暂行办法（[2006]43号文）[EB/OL]. https：//wenku.baidu.com/view/dfdf1dd8ce 2f0066f53322d8.html#，2010-5-8..

[5] 汪映荣.CAP1400核电技术特点和工程进展[J].中国核电，2018， 11（1）：35-40.

作者简介

梁恒福（1991-），男，山东威海人;毕业院校：山东理工大学，专业：电气工程，学历：硕士研究生，现就职单位：国核示范电站有限责任公司，研究方向：核电站电网接口。