[发明专利]核电机组一次调频时反应堆功率的控制方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及核电机组技术领域，特别是涉及一种核电机组一次调频时反应堆功率的控制方法与系统。

背景技术

目前我国核电迅速发展，到2015年装机容量将超过4000万千瓦，到2020年预计将达到5800万千瓦。虽然到时我国核电机组占总装机容量的比例仍然不是很大，但是由于我国核电站分布不均，大多集中在沿海几个省份，因此在个别省份的电网中，核电到2020年在一些沿海省份就将达到很高的比例。目前核电装机和发展速度最快的是广东电网，按照广东省核电发展规划，到2020年核电装机容量2400万千瓦，在电网所占比例24％左右，由于广东省能源匮乏，广东电网很大一部分电靠西电东送，而这部分电参与广东的调频调峰缺乏灵活性，西电在目前是基本不参与广东电网的调频调峰工作的。而目前电网的特点是峰谷差越来越大，如果核电机组未来还是以基本负荷模式运行，则广东电网内的调频调峰工作将面临巨大挑战，并对网内其它类型机组的运行和电网的品质带来较大的影响。

另外，广东电网网内上网机组一次调频功能的投入，对电网的安全运行也很重要。在2009年7月9日和10日江城直流分别两次单级跳闸事件中，已看出上网机组的一次调频量明显不足，从事件记录数据可知，本次电网频率波动时，电网内对应机组的一次调频修正量的最大值远远低于设计值，引起机组一次调频修正量不足的原因是多方面的，其中不乏无法在技术上解决的因机组特性的因素造成调频量不足。在电网内核电机组容量大幅攀升到20％以上的时候，如果不投入核电机组的一次调频功能，在出现类似的电网扰动下，只依靠火电等常规发电厂的一次调频作用，一次调频量将远远不足，电网频率的波动会更加剧烈，势必会对电网的安全运行产生极大的影响。

我国目前在建和并网运行最多的核电机组堆型是在法国M310机组上改进而来的CPR1000机组，该机组的特点是该机组为压水堆核电站，采用“G-模式”运行。G-模式是由法国法马通公司提出的，具有很好的负荷跟踪运行能力，它允许根据电网负荷的变化，快速降低或提高反应堆功率水平。机组可以按照12-3-6-3的日负荷循环进行负荷跟踪，即反应堆在12小时满功率运行后在3小时内功率线性变化到最低可达30％FP(满功率)；在30％FP工况下运行6小时后又在3小时内功率线性增长至满功率水平。

G-模式负荷跟踪运行的原理如下：

(1)由功率补偿棒组(G棒组)位置来改变反应堆功率水平，该控制系统为开环控制系统，控制棒根据功率插入到指定位置；

(2)由温度调节棒组(R棒组)来调节一回路平均温度，从而实现对反应堆功率的精细控制，R棒组还用来调节反应堆轴向功率偏差，为了限制R棒组的移动对功率分布的任何重大影响，不管功率水平如何，R棒只能插入少许，因此R棒组被限制在堆芯上部一个狭窄的调节带内运动，在负荷跟踪运行开始前，R棒需始终保持在该调节带中间位置；

(3)调节堆内可溶硼浓度来补偿由于燃耗、氙浓度变化等引起的较慢的反应性变化。

目前CPR1000机组所设计的具体的调频调峰运行与控制方式如下：

(1)只参与电网调峰运行时，这时按照G-模式负荷跟踪运行原理运行；

(2)只参与电网一次调频运行时，对±2.8FP％的负荷变化由R棒组进行补偿控制；对超过±2.8FP％的负荷变化，超过±2.8FP％的部分由G棒组进行补偿控制。这是因为R棒被限制在调节带内运行，其功率补偿的能力最大为±3FP％左右。该控制策略可以减少G棒组的频繁动作，CPR1000通过设计了一个G棒组频率补偿死区来实现上述功能。

目前CPR1000机组所设计的反应堆功率控制系统的缺陷如下：

目前CPR1000所设计的反应堆控制系统，只能实现一次调频和调峰分别运行时反应堆功率的有效控制，当该机组正在进行调峰运行时，由于R棒要进行平均温度的控制和轴向功率分布的控制，此时R棒早已偏离其调节带中间位置，并经常抵达其调节带边缘位置。若此时电网内发生负荷突变，要求CPR1000进行一次调频时，由于R棒运动受限，该机组将丧失±2.8FP％的负荷补偿，因此目前CPR1000机组所设计的控制策略和控制系统有着重要的缺陷，该缺陷将严重影响电网一次调频的质量。

发明内容

为解决CPR1000机组在调峰运行时一次调频能力的不足。本发明提供一种可以解决当机组在进行负荷跟踪运行时，R棒组偏离其调节带中间位置，导致机组一次调频能力不足的反应堆功率控制方法与控制系统，采用的具体方案如下。

一种核电机组一次调频时反应堆功率的控制方法，包括步骤：