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摘要：核能作为一种清洁性能源，其不仅能够为人们的生产生活提供大量的电力资源，还对环境的影响十分微弱，因此核能也是未来我国建设环境友好型国家的有利推动技术。所以核电也已经成为一个国家重要的战略资源，当然我国对于核电的开发和利用工作也十分重视，但由于我国核电建设受到政策、经济和技术等多个方面的影响，导致其总体的发展速度较慢，核电在我国电网运行中的参与也相对较少。但随着近年来我国电网建设的事业的快速发展，核电机组也开始被逐渐的应用到当中了，为了不断提升核电参与电网运行的可靠性、安全性和经济性，就需要加大对于核电参与电力系统调度运行方式的分析和探究。
关键词：核电；电力系统；调度运行方式；探讨
随着当前我国电力系统的不断发展和完善，在实际调度运行方面要积极的应用核电优势，因此核电参与电力系统调动运行有着十分重要的现实意义，这不仅能够有效提升系统的安全性，还能够有效提升我国电力系统的经济效益[1]。核电参与电力系统的调度运行，能够有效减少对于机组的影响，大大降低对于各种资源的消耗，本文就对核电厂的调度运行的方式和特征进行分析，并介绍核电参与电力系统调度运行的算法和影响分析，希望能够不断提升我国整个电力系统的可靠性、安全性和经济性。
一、核电厂的运行方式和特征
本身核电厂就是主要依靠控制棒控制和硼浓度控制，这两种方式进行负荷跟踪的，前者就是通过调整控制棒的纵向插入深度，来控制整个机组的机端负荷，从而应对快速反应性变化，后者就是通过调整硼浓度，来补偿机组的燃料损耗，从而应对慢速反应性变化[2]。因为第三代核电机组其先进的非能动设计、燃料棒制造工艺和反应堆本身的自稳特性，导致其拥有良好的负荷跟踪性能，可以保证在核电厂安全的情况下，有效参与电力系统的调峰运行。核电机组寿命周期各阶段的功率调节性能就如下图所示：
由上图中表示的核电机组功率调节性能，核电机组可以采用的运行方式主要包括两种，第一种就是带基荷的日运行模式，24小时内，核电机组出力都保持在额定状态下；第二种就是12-3-6-3模式，也就是说核电机组在额定功率水平上运行12小时，之后在3小时内进行线性减负荷到50%Pn，，之后在该功率水平运行了6小时之后，再在3小时内进行线性增负荷到满。
二、常见核电机组参与电网调度的模式
（一）我国常见的核电机组种类
当前世界核电站发电的主流模式，都是压水反应堆式核能电站，这中发电模式在全球核电站中占据了85%以上，我国建造的核电站中除了秦山三期机组之外，其他的都是采用压水反应堆这一核电发电站建设模式。传统的压水反应堆机组，由于长期间进行高伏电网电力输出情况较差，根据实际追踪的电力数据表示，传统通压水反应堆比较适合参与长期低伏的电网运行[3]。改进型的压水反应堆在核电机组满负荷的全功率运行下，仍然能够进行安全稳定的发电。改进型压水反应堆是通过依靠反应堆内使用的硼酸溶液浓度增减，来应对调峰，但单纯的依靠冷却液浓度调整，也难以满足核能反应堆对电网电量迅速变化，进行相应的调整要求。因此改进型反应堆还需要通过设置反应堆控制棒，来满足电网迅速变化的需求。
（二）我国核电机组参与电网调度模式
当前我国的电网调峰处于可调整电源比重下降，调峰需求增大，调峰差异增加的不和谐情况，核电需要增加能够降低运行处理的系统，从而有效增加整体电网的调整能力。核电发电站在产于电网的调峰过程中，需要进行中央控制，因为在电网调峰过程中，一旦核电机组的操作不合理，就有可能会引发各种安全问题，同时直接影响整个发电站的经济效益[4]。那通常核电站使用的调峰管理方式，就是科学设置核电站原料更换时间，科学设计核电站原料更换时间，就是指在核电站机组完成发电过程之后，将所有的核电机组运行完全停止。在新的发电原料更换之前，利用这中间的时间差，进行核电机组的维修，通过这样的方式，保证在实际运行过程中核电反应堆的安全性和稳定性。因此这种方式核电机组参与电网调峰最为常用，同时对整个核电站的经营收入情况也是影响最小的。
三、核电参与电力系统调度的数学模型及算法
（一）核电参与电力系统调度的数学模式
核电参与电力系统调度运行的数学模式基本可以简要的描述为，求取电网未来调度时间段的机组组合和符合分配计划，保证以系统运行总成本的最小化为目标，同时有效满足系统的安全稳定约束。所以核电参与电力系统调度运行，无疑是属于一个高纬数、非线性的混合整数优化的问题，为了有效解决这一问题，对其也进行了大量的全面性、综合性研究[5]。其在算法过程中也提出了动态规划法、微增率法、遗传算法和有限顺序法等多种求解算法，但这些不同的算法都存在一定的问题，或算法时间过长，或容易陷入局部最优解等各种问题。因此为了更好的保证核电参与电力系统调度运行算法的高效性和准确性，就提出了ICA算法。
（二）核电参与电力系统调度的ICA算法
ICA算法是通过借鉴人类政治社会殖民阶段，帝国之间的相互竞争并占领其殖民地过程的一种，全局性优化的进化算法。不仅如此，其对于动态规划和聚类分析等思想，也进行了适当的借鉴，通过这样的方式，有效化解混着整数和维数灾等问题。在动态规划方面，通过结合动态规划的原理，ICA算法进行启停成本的计算，启停成本计算的实质，就是属于动态递推的问题，在ICA算法过程中，可以对启停动态下的机组负荷分配问题进行求解。ICA算法结合动态规划的原理，对各时段启停成本进行推导，从而解决系统最优总成本的问题，从而制定机组组合、负荷的最优分配方案[6]。而在聚类分析方面，ICA算法涉及了非线性问题，通过将机组组合状态下的空间看成N+1个子集族的并，从而对每个集族的出力上下限，进行计算，在实际计算过程中运用聚类分析，将利于计算效率的进行提升，从而有效减小机组组合的数量。
结语
总而言之，积极推进核能发电技术，是对我国建设创新型国家发展战略的贯彻，这不仅能够有效提升我国对于核能技术的利用，还能够更好的保护自然环境。因此当前以核能为首的水利发电、风力发电和太阳能发电等清洁性能源发电技术，已经开始逐渐替代传统的火力能源发电了。核电发电机组作为情节性能源中的重要部分，其能够更好的满足电网调峰的实际需求，在保证其稳定发展的同时，有效兼顾发电企业的经济效益，所以我国要不断加大对于核能发电技术的投入力度，从而不断促进核能技术的快速发展，核电参与电力系统调度运行，主要有两种方式，本文讲解了ICA算法，相信这能够有效提升电力系统运行的安全性、稳定性和经济性。
参考文献
[1]樊柳言，刘宏帅，赵思远，叶飞.核电机组参与电力直接交易面临的主要问题解析[J].中国能源，2017，39（11）：33-36.
[2]王骏，赵洁，刘涤尘，邵尤国，翁毅选，程韧俐，汪皓钰.考虑核电参与调峰的核电–抽水蓄能优化运行模型[J/OL].中国电机工程学报：1-10[2018-01-29].
[3]孙杉，苟峰.我国核电调峰要采取积极稳妥的策略[J].中国核工业，2017（07）：31-35.
[4]陈士芳，李利军，王磊.从功能对等角度看电力英语的翻译——以核电能源电力为例[J].牡丹江教育学院学报，2017（Z2）：9-12.
[5].核电厂电力系统设计 IAEA No.SSG-34核电厂电力系统设计[J].核标准计量与质量，2016（03）：43.
[6]叶鹏，马晓东，朱钰，王刚，张涛，孙峰.核电机组参与电网联合调峰策略研究综述[J].东北电力技术，2014，35（09）：55-59+62.
论文作者:刘进,佴能
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/7
标签：核电论文; 机组论文; 电网论文; 电力系统论文; 反应堆论文; 算法论文; 核能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;