[发明专利]一种基于二次回路调整的热电联产核电机组调峰方法和装置

说明书

本发明属于核电机组控制技术领域，公开一种基于二次回路调整的热电联产核电机组调峰方法和装置，其中方法包括：收集热电联产核电机组的热平衡图，建立核电机组二次回路的各级加热器的质量、能量平衡方程，二次回路中设置有蓄热罐；将质量、能量平衡方程转换为汽水分布方程，根据汽水分布方程获得核电机组二次回路中各级回热的抽汽量；通过核电机组二次回路的做功方程，计算最小汽机功率和最大汽机功率；以小于等于最大汽机功率、大于等于最小汽机功率为核电机组电负荷调整范围，并根据电负荷调整范围进行调峰。本发明避免了传统核电调峰的安全隐患，有助于提升热电联产的核电机组热电负荷调整的灵活性及空间。

技术领域

本发明涉及核电机组控制技术领域，特别涉及一种基于二次回路调整的热电联产核电机组调峰方法和装置。

背景技术

近年来，我国提出积极安全有序发展核电，积极稳妥开展核能供热示范。在保障能源安全前提下，大力实施可再生能源替代，加快构建清洁低碳安全高效的能源体系。核电迎来新一轮发展机遇，同时也面临挑战。

我国北方地区冬季需要集中供暖，热源主要来自燃煤机组或燃煤锅炉，每年约消耗5亿吨标煤。核能作为清洁能源，是重要的“清洁”热源。然而，长期以来我国核电多以电力生产为唯一目的。随着风电、光伏并网比重的不断上升，小容量、高能耗煤电逐步被关停，核能综合利用及电力辅助需求日益增加。在电力生产同时，兼顾满足不同品位热负荷需求等民生问题，符合国家能源局“核电+”与能源综合利用提倡，经济和环境效益突显。热电联产的核电机组利用二次回路的汽机抽汽实现供热，是热电联产来源得到拓展，同时也使核电机组负荷调整的灵活性及空间得到提升，对推动“双碳”目标的早日实现具有重要意义。

目前，核电机组的调峰通常采用调节核反应堆输出功率来实现。对于压水堆，一般采用控制棒位移和硼酸溶液浓度作为控制量，实现对反应堆负荷跟踪控制，这种调节方式对于核电机组寿命和运行安全性存在较大影响。因此，基于安全性和经济性等多方面考虑，我国在运核电机组通常不参与电网调峰，以基本负荷运行。随着电网峰谷差和新能源消纳压力日趋增大，电网调峰需求不断增加，核电调峰逐渐提上日程。

而对于承担供热的核电机组，在不改变核反应堆功率的情况下，从二次回路的汽机侧抽出部分蒸汽供热会使机组出力降低，对于因供热造成的出力降低成为一种调峰资源，使在不调节核反应堆输出功率的前提下通过调整抽汽量改变机组出力参与电网调峰成为可能。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于二次回路调整的热电联产核电机组调峰方法和装置，避免了传统核电调峰的安全隐患，有助于提升热电联产的核电机组热电负荷调整的灵活性及空间。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于二次回路调整的热电联产核电机组调峰方法，包括：

收集热电联产核电机组的热平衡图，根据热平衡图建立核电机组二次回路的各级加热器的质量、能量平衡方程；其中，二次回路中设置有蓄热罐，以灵活调整抽汽量、拓宽电负荷调整范围；

将各级加热器的质量、能量平衡方程转换为汽水分布方程，根据汽水分布方程进一步获得核电机组二次回路中各级回热的回热抽汽量，并验证是否满足二次回路的低压缸最小进汽流量工况，若满足，则进一步利用核电机组二次回路的做功方程求解汽机功率，在不改变核反应堆输出功率的条件下，根据供热抽汽量的最大值计算最小汽机功率，根据供热抽汽量的最小值计算最大汽机功率；

以小于等于最大汽机功率、大于等于最小汽机功率为核电机组电负荷调整范围，并根据电负荷调整范围进行调峰。

在一个实施例中，该方法中根据热平衡图建立核电机组二次回路的各级加热器的质量、能量平衡方程的步骤进一步包括：

质量平衡方程为：