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可再生能源发电与核电协调调度及发展

北极星光伏会展网 来源:中国电力 2020-06-01 03:24:44

  • 首届电力新基建及能源互联网论坛 ·北京·6月 


  • 第二届综合能源服务创新与电力物联网建设大会 6月·上海

  • 北极星太阳能光伏网讯:

    研究背景

    根据我国节能发电调度办法,风电、光伏发电调度排序在核电之前。广东是我国核电装机容量最大的省份,广东海上风电规划装机容量达6685万kW,预计不久将会面临在负荷低谷期对风电和核电的调度选择问题。本文通过分析2016—2017年我国弃风、弃光及核电电量损失情况,以全社会效益最大化为出发点,从经济、环保、电网友好性、安全及国际经验方面,对风电、光伏与核电调度顺序进行分析,建议对现有发电调度顺序进行优化,提出各地制订清洁能源规划时须考虑的问题。

    (来源:微信公众号“中国电力”ID:ELECTRIC-POWER)

    论文所解决的问题及意义

    风能、太阳能可开发利用时间理论上与地球寿命相当。天然铀矿数量有限,仅可满足全球430余台机组135年的需求。核电不满发导致全社会额外增加的费用包括核电损失电量折算可再生能源补贴费用与核燃料损失费用。从经济、环保、安全角度,以及国际经验看,核电机组适合作为基荷电源运行。从电网友好性角度看,核电电能品质优于风电、光伏发电。核电机组满发运行可降低全社会用电成本,符合全社会利益最大化原则。

    论文重点内容

    自2015年起我国核电平均利用小时开始下降,以2009—2015年平均利用小时数为基数测算核电损失电量,2016年我国核电损失电量为208亿kW·h,2017年为230亿kW·h。2016年、2017年核电损失电量折算风电、光伏加权补贴分别为55亿元和60亿元。

    表1 核电损失电量折算可再生能源补贴金额测算

    1.png

    核电机组无论满发、降功率或停机备用,一个燃料循环周期结束后都要更换核燃料,核燃料燃烧不充分将造成铀资源浪费。根据研究,我国核电平均核燃料度电成本为0.057元/(kW·h)。核燃料损失费用=核电损失电量×度电核燃料成本。

    表2 核电电量损失造成的核燃料损失费用

    2.png

    经济角度。核电不满发导致全社会额外增加的费用=核电损失电量折算可再生能源补贴费用+核燃料损失费用。其中,可再生能源补贴费用由全体电力用户承担;核燃料损失费用属于资源浪费,由核电企业承担。经计算,2016年上述费用为66.9亿元,2017年为73.1亿元。风能和太阳能可以零成本获得,弃风、弃光不会增加额外成本,核电不满发会增加核燃料损失,另外还会增加额外的废液处理成本,因此,从经济性角度看核电机组应满发运行。

    环保角度。核电机组带基荷运行有利于促进减排。核电机组调节功率运行时,除控制棒调节外,反应堆硼浓度调节也是调整功率的重要手段。在硼浓度稀释过程中会从一回路释放出一定量的放射性废液,稀释越多,释放废液量就越大。

    电网友好性。风电、光伏发电有间歇性、波动性特点。风电通常在高峰负荷时段出力较小,低谷负荷时段出力较大,对系统产生反调峰效应,需要电网配备备用及调峰电源。光伏出力受光照、温度等天气及环境因素的影响,但与用电负荷基本保持一致,不属于逆调峰电源。核电机组负荷稳定且可预测,适合作为基荷电源运行。

    安全角度。法国核电机组参与负荷调节较多,平均年非计划性停堆小时数比美国、韩国核电机组高出很多,在一定程度上说明频繁调节负荷会增加非计划停机停堆概率。

    从国际经验看,美、英、韩等核电比重较大的国家,核电机组一般保持带基荷运行。法国由于核电装机比例较高,在满足安全前提下,少量核电机组经过改造后,在核燃料寿期的前中期适当参与电网负荷调节。核电机组参与电网调峰在技术上可以实现,但须付出高昂代价,包括降低核电厂安全性、运行寿命以及运行可靠性等。核电机组参与电网调峰不是一种安全、经济的选择。

    研究结论

    核电机组满发运行符合全社会利益最大化原则,建议政府相关部门对现行发电调度顺序进一步优化,将核电机组调度顺序安排在风电之前。建议核电省份在制定清洁能源规划时,根据清洁能源消纳能力确定风电开发规模,合理控制风电开发节奏,以实现我国政府提出的基本解决清洁能源消纳问题目标。


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