舒勤茂

【摘 要】輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量。2015年電改9號(hào)文中明確提出“建立輔助服務(wù)分擔(dān)共享新機(jī)制”。在上述市場(chǎng)和政策改革背景下，針對(duì)現(xiàn)有兩個(gè)細(xì)則考核系統(tǒng)的規(guī)則特點(diǎn)，提前做好應(yīng)對(duì)措施和方案，同時(shí)通過(guò)了解國(guó)內(nèi)外輔助服務(wù)市場(chǎng)改革動(dòng)向，從發(fā)電企業(yè)角度有針對(duì)性地開(kāi)展對(duì)策和戰(zhàn)略研究。

【關(guān)鍵詞】核電;輔助服務(wù);調(diào)峰;電力市場(chǎng)

中圖分類號(hào)： F426.61 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）11-0058-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.11.027

【Abstract】Auxiliary service refers to ensuring the safe and stable operation of the power system and ensuring the quality of power. In the context of the above-mentioned market and policy reforms， in response to the rules and characteristics of the existing two rules assessment systems， we will respond to measures and plans in advance， and at the same time， through the understanding of the domestic and international auxiliary service market reform trends， we will develop countermeasures from the perspective of power generation enterprises.

【Key words】Nuclear power; Electricity Market; Peak shift; Auxiliary service

0 引言

輔助服務(wù)是指為維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，保證電能質(zhì)量，除正常電能生產(chǎn)、輸送、使用外，由發(fā)電企業(yè)、電網(wǎng)經(jīng)營(yíng)企業(yè)和電力用戶提供的服務(wù)，包括：一次調(diào)頻、自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）、調(diào)峰、無(wú)功調(diào)節(jié)、備用、黑啟動(dòng)服務(wù)等。

1 電力輔助服務(wù)研究背景

我國(guó)政府管制的上網(wǎng)電價(jià)體系中，至今仍以單一的電量?jī)r(jià)格為主體，不能反映輔助服務(wù)的價(jià)值，由此造成系統(tǒng)獲得輔助服務(wù)的困難越來(lái)越大。而近年來(lái)我國(guó)風(fēng)電、核電、熱電聯(lián)產(chǎn)等調(diào)節(jié)性能較差的電源占比迅速增大，輔助服務(wù)的缺乏，不僅使系統(tǒng)安全與可靠性下降的潛在危險(xiǎn)增加，而且也使風(fēng)電等可再生能源發(fā)展嚴(yán)重受阻。隨著電力市場(chǎng)改革的推進(jìn)，輔助服務(wù)市場(chǎng)改革勢(shì)在必行，2015年電改9號(hào)文中明確提出“建立輔助服務(wù)分擔(dān)共享新機(jī)制”。

2 核電面臨的輔助服務(wù)市場(chǎng)環(huán)境分析

隨著電力體制改革的深入，發(fā)電側(cè)早已實(shí)現(xiàn)充分競(jìng)爭(zhēng)，沿用過(guò)去計(jì)劃的方式來(lái)行政調(diào)度的手段已經(jīng)行不通了。調(diào)峰服務(wù)是協(xié)調(diào)當(dāng)前各類電源主體間的利益關(guān)系一種市場(chǎng)化手段，也是國(guó)內(nèi)輔助服務(wù)市場(chǎng)主要著力點(diǎn)。

2.1 核電機(jī)組面臨參與調(diào)峰的政策壓力

《保障核電安全消納暫行辦法》，已明確確保安全前提下，可根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況安排核電機(jī)組參與調(diào)峰或者通過(guò)購(gòu)買(mǎi)輔助服務(wù)或者直接參與方式。且明確了2017年核準(zhǔn)后的機(jī)組需要考慮日調(diào)峰能力。

新電改首個(gè)配套文件《關(guān)于有序放開(kāi)發(fā)用電計(jì)劃的實(shí)施意見(jiàn)》中對(duì)各種發(fā)電形式在年度發(fā)電計(jì)劃中的安排做了規(guī)定，其中關(guān)于核電 “核電在保證安全的情況下兼顧調(diào)峰需要安排發(fā)電”。同為低碳能源，核電的“兼顧調(diào)峰需要”與上述其他幾種清潔能源的“全額安排發(fā)電”相比，意味著在上網(wǎng)優(yōu)先級(jí)上，核電被排在了風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)能之后。所以，除帶基荷運(yùn)行外，核電面臨著越來(lái)越大的調(diào)峰運(yùn)行壓力。

2.2 電網(wǎng)調(diào)峰壓力不減

以浙江省為例，《浙江省電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》已明確了電力發(fā)展的主要矛盾：“受電力供應(yīng)量持續(xù)增長(zhǎng)、外購(gòu)電規(guī)模不斷擴(kuò)大與省內(nèi)電力消費(fèi)增速放緩的雙重?cái)D壓，電力供需矛盾轉(zhuǎn)化為調(diào)峰矛盾和省內(nèi)煤電機(jī)組發(fā)電利用小時(shí)數(shù)持續(xù)下降”。無(wú)論從電改政策環(huán)境以及本省電力結(jié)構(gòu)環(huán)境和發(fā)展規(guī)劃來(lái)看，核電面臨著越來(lái)越大的調(diào)峰運(yùn)行壓力。

2.3 抽水蓄能電站電價(jià)疏導(dǎo)的壓力：調(diào)峰補(bǔ)償協(xié)議

國(guó)家電網(wǎng)公司為解決現(xiàn)行抽水蓄能電站容量電費(fèi)疏導(dǎo)問(wèn)題，采用“以研促諫”方式，捆綁核電上網(wǎng)電價(jià)疏導(dǎo)抽水蓄能電站電價(jià)， 2014年國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司與寧德核電公司簽訂了調(diào)峰補(bǔ)償協(xié)議，福清核電2016年與福建省簽署了《調(diào)峰補(bǔ)償補(bǔ)充協(xié)議》，類似的補(bǔ)償協(xié)議，大亞灣核電早在投運(yùn)之初，廣東電網(wǎng)公司和中廣核對(duì)廣蓄采取聯(lián)合租賃方式，每年各支付1000 萬(wàn)美元作為抽水蓄能電站的租賃費(fèi)。

3 核電機(jī)組參與輔助服務(wù)途徑

3.1 核電機(jī)組參與輔助服務(wù)（調(diào)峰、調(diào)頻）的技術(shù)可行性分析

3.1.1 參與調(diào)峰的技術(shù)可行性

核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的方式主要采用日負(fù)荷跟蹤的調(diào)峰方式，即核電機(jī)組功率按照電網(wǎng)日負(fù)荷峰谷特性，在負(fù)荷低谷時(shí)段低功率運(yùn)行一段時(shí)間，然后恢復(fù)額定功率運(yùn)行的方式。

截至目前， 國(guó)內(nèi)在運(yùn)的核電機(jī)組尚未運(yùn)行日負(fù)荷跟蹤的調(diào)峰方式運(yùn)行，但是相關(guān)文獻(xiàn)和研究表明壓水堆機(jī)型在設(shè)計(jì)和技術(shù)上具有日負(fù)荷跟蹤能力。

從設(shè)計(jì)上講以Mode-G 模式運(yùn)行的反應(yīng)堆，在80%循環(huán)長(zhǎng)度內(nèi)能進(jìn)行功率變化形式為12-3-6-3 的日負(fù)荷跟蹤。

AP1000 采用先進(jìn)的制造工藝、應(yīng)用灰棒替代過(guò)去調(diào)節(jié)冷卻水硼濃度的方法進(jìn)行30%額定功率以上的負(fù)荷跟蹤、利用可燃毒物改善堆芯功率分布、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)堆芯功率分布等，具有較優(yōu)良的功率運(yùn)行特性：具備“18-2-2-2”的日負(fù)荷跟蹤能力。

3.1.2 參與調(diào)峰對(duì)機(jī)組自身的影響

核電機(jī)組如果參與電網(wǎng)調(diào)峰將帶來(lái)諸多不利的影響，例如堆芯物理方面、核燃料、廢物廢液、對(duì)主要核設(shè)備、對(duì)運(yùn)行人員、對(duì)電站管理安全等方面存在不同程度的影響（存在易發(fā)生落棒、彈棒嚴(yán)重事故風(fēng)險(xiǎn)、放射性廢水排放超標(biāo)、燃料包殼破損概率增大等問(wèn)題）。為此，核電廠必須建立相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，授予適當(dāng)?shù)臋?quán)力，開(kāi)展特定調(diào)峰模式的運(yùn)行安全檢查評(píng)審工作，以便核實(shí)運(yùn)行安全是否與規(guī)定的目標(biāo)一致。

國(guó)內(nèi)核電機(jī)組負(fù)荷跟蹤能力受到反應(yīng)堆堆芯功率分布、反應(yīng)堆反應(yīng)性調(diào)節(jié)能力和各配套系統(tǒng)運(yùn)行等諸多因素制約。由于對(duì)運(yùn)行能力有較高的要求，國(guó)內(nèi)部分核電機(jī)組具備一定的負(fù)荷跟蹤能力，但實(shí)際均未參與日負(fù)荷調(diào)節(jié)。

3.1.3 國(guó)外核電機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行狀況

經(jīng)合組織的核能機(jī)構(gòu)2011年發(fā)布的報(bào)告也表明，歐洲的法國(guó)和德國(guó)部分核電機(jī)組采用日負(fù)荷跟蹤模式來(lái)參與電網(wǎng)調(diào)峰，部參與電網(wǎng)一次和二次調(diào)頻。同時(shí)歐洲核電用戶組EUR，已明確標(biāo)準(zhǔn)的核電設(shè)計(jì)需要滿足在90%的燃料循環(huán)周期內(nèi)執(zhí)行計(jì)劃或者非計(jì)劃的負(fù)荷跟蹤操作。

法國(guó)截止1987年已實(shí)施了2200循環(huán)的調(diào)峰運(yùn)行。德國(guó)從1982年開(kāi)始到1991年止，PWR積累了2500循環(huán)以上，BWR 實(shí)施了1000循環(huán)以上的負(fù)荷跟蹤運(yùn)行。下表總結(jié)了部分國(guó)外核電機(jī)組參與電網(wǎng)調(diào)峰的實(shí)例。

3.1.4 參與電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)

電網(wǎng)調(diào)頻服務(wù)分為一次調(diào)頻與二次調(diào)頻。其中汽機(jī)通過(guò)調(diào)速器自動(dòng)的調(diào)節(jié)汽機(jī)進(jìn)氣量進(jìn)行細(xì)調(diào)，以適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷周期小、振幅小的波動(dòng)，但此種方法調(diào)節(jié)不能一步到位屬于一次調(diào)節(jié)。

查閱相關(guān)文獻(xiàn)同時(shí)調(diào)研了其他電廠一次調(diào)頻運(yùn)行情況，發(fā)現(xiàn)大部分機(jī)組具備一次調(diào)頻功能，但限制于一次調(diào)頻動(dòng)作存在堆芯超功率風(fēng)險(xiǎn)，其參與一次調(diào)頻的能力有限進(jìn)行了諸多限制，部分機(jī)組并不投運(yùn)。田灣核電、海南核電運(yùn)行階段不投運(yùn)此功能壓板，秦山二廠3，4號(hào)機(jī)組根據(jù)文獻(xiàn)是投入一次調(diào)頻功能。

3.1.5 自動(dòng)電壓控制（AVC）

國(guó)內(nèi)大多數(shù)核電已具備此功能，例如廣西防城港、福清核電。三門(mén)核電已在網(wǎng)控樓配備了電站端AVC子站，具備提供自動(dòng)電壓控制服務(wù)能力，但目前電網(wǎng)調(diào)度要求運(yùn)行階段不需要投運(yùn)。

電廠AVC 子站系統(tǒng)接收省調(diào)AVC 主站系統(tǒng)下發(fā)的電廠變高側(cè)母線電壓控制目標(biāo)值后，根據(jù)電壓控制目標(biāo)值，按照一定的控制策略，通過(guò)計(jì)算自動(dòng)得出電廠需要承擔(dān)的總無(wú)功功率，將總無(wú)功功率合理分配給對(duì)應(yīng)每臺(tái)機(jī)組，AVC 子站系統(tǒng)直接或通過(guò)DCS系統(tǒng)向發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)發(fā)送增減磁信號(hào)以調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)無(wú)功出力，使電廠變高側(cè)母線電壓達(dá)到控制目標(biāo)值，實(shí)現(xiàn)全廠多機(jī)組的電壓無(wú)功自動(dòng)控制。

3.1.6 結(jié)論

核電機(jī)組在技術(shù)上已具備提供調(diào)峰、調(diào)頻、自動(dòng)電壓、備用等主要輔助服務(wù)能力，AP1000機(jī)組在部分項(xiàng)目上具有更強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。隨著電力市場(chǎng)環(huán)境的改變，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)核電機(jī)組已開(kāi)始關(guān)注采用靈活的功率運(yùn)行方式帶來(lái)的各種影響，需要注意的是電網(wǎng)側(cè)也同時(shí)展開(kāi)了不同程度的核電機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行相關(guān)專題的研究。

4 核電參與輔助服務(wù)的政策建議與措施

現(xiàn)階段核電機(jī)組基本是輔助服務(wù)費(fèi)用的被動(dòng)承擔(dān)者和被考核者，但仍可從以下方面著手：

（1）主動(dòng)與電網(wǎng)溝通，共同探討核電機(jī)組和電網(wǎng)調(diào)度的最佳配合模式。例如：合理安排核電站換料大修計(jì)劃、跟蹤負(fù)荷調(diào)峰、極端日運(yùn)行等方式。

（2）實(shí)時(shí)關(guān)注輔助服務(wù)市場(chǎng)改革初期規(guī)則政策變化動(dòng)向，積極發(fā)聲參與或者影響相關(guān)規(guī)則的制定，爭(zhēng)取有利的輔助服務(wù)考核與補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。

面對(duì)即將到來(lái)的現(xiàn)貨市場(chǎng)，輔助市場(chǎng)作為電力市場(chǎng)的重要組成部分，應(yīng)該從以下方面做好準(zhǔn)備：

（1）開(kāi)展專項(xiàng)技術(shù)研究，探索發(fā)掘核電自身提供輔助服務(wù)的潛能

（2）開(kāi)展核電機(jī)組靈活運(yùn)行模式下成本研究，提升未來(lái)電力現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力

（3）響應(yīng)電改配套文件的鼓勵(lì)，開(kāi)展電站側(cè)電儲(chǔ)能裝置調(diào)峰可行性研究。