考虑核电机组检修的核电抽水储能电站联合运行优化方法

技术领域

本发明属于电力系统调度自动化领域，特别涉及一种考虑核电机组检修的 核电抽水储能电站联合运行优化方法。

背景技术

长期以来，电网调峰能力不足问题一直是困扰辽宁乃至东北电网调度运行 的主要矛盾之一，不同于广东、福建等南方省份，辽宁地处东北严寒地区，每 年有长达5个月的采暖期，供热机组无法参与深度调峰导致辽宁电网调峰问题 日益严峻。同时，近年来随着核电、水电组的大量投产，电网调峰能力不足问 题越来越突出。

抽水蓄能机组具有2大特性：一是可以在发电与耗电工况之间灵活转换， 用于电力系统削峰填谷；二是机组启动迅速、运行灵活、可靠、能快速响应电 网负荷的变化，可以承担电网调频、调相、事故备用、黑启动等任务。

根据目前辽宁电网供需形势，红沿河第三台核电机组并网后已没有额外电 量空间接纳其并网运行。在频率稳定、暂态稳定、热稳定等方面存在严重影响 系统安全运行的隐患，电网安全和核电运行将存在巨大风险。

发明内容

发明目的：

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提出了一种考虑核电机组检修 的核电抽水储能电站联合运行优化方法。

技术方案：

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种考虑核电机组检修的核电抽水储能电站联合运行优化方法，其特征在 于：该方法步骤如下：

(1)确定典型月份负荷率：

负荷率是指在电力系统中，日、月或年负荷与最大负荷之比的百分数，负 荷率η计算公式为：

η＝P/S_max(1)；

(2)核电站换料方式与换料周期：

换料周期Tc的范围公式为：

11个月<Tc<19个月(2)；

Ts＝(Tc-12)/Tc(3)；

(3)基于核电-抽水储能联合运行的抽水储能调峰能力计算方法：

抽水储能调峰能力H与电网典型月份负荷率η，核电装机容量N的关系如 下式：

H＝N(1-η)/(1+η)(4)；

(4)考虑核电机组检修方式的核电-风电联合调峰联合运行，抽水储能最大 调峰出力H_max：

H_max＝H/Ts(5)；

(5)实际验证，即计算出的考虑核电机组检修方式下抽水储能最大调峰能 力H_max要小于实际抽水储能电站容量H_real，则优化算法可以进行实际应用：

H_max<H_real(6)。

优点和效果：

本发明提出一种考虑核电机组检修优化的核电-抽水储能联合运行分析方 法。该方法是在传统的计算方法之上，考虑不同季节(月份)电网开机方式的 综合约束，分月度进行平衡，给出电网各月调峰能力及抽水储能实际出力，使 其能应用于未来电网核电机组大规模并网形势下的抽水储能参与电网调峰问 题，解决了辽宁电网核电-抽水储能无法协调运行的难题。近期随着核电、风电 机组的大量投产，电网调峰能力不足问题越来越突出。本发明提出的计算方法 可以有效提高电网中清洁能源发电比例，帮助多种电源协调运行，应用前景十 分广阔。

具体实施方式

根据目前辽宁电网供需形势，红沿河第三台核电机组并网后已没有额外电 量空间接纳其并网运行。在频率稳定、暂态稳定、热稳定等方面存在严重影响 系统安全运行的隐患，电网安全和核电运行将存在巨大风险。因此，考虑电网 调峰及网架约束等因素制约，本发明提出了一种考虑核电机组检修优化的核电- 抽水储能电站联合运行优化方法。

通过安排核电机组不同时序的检修方式，发现最困难时刻低谷调峰能力有 所不同，该时刻抽水储能调峰能力也不尽相同。通过统计分析不同月份的风电 出力特性，进而确定各月份负荷同时率。基于分析的核电机组调峰运行特性及 检修换料周期，以及基于调度运行方式的低谷调峰能力计算方法，提出考虑核 电机组检修优化的核电-抽水储能电站联合运行优化算法模型。核电机组带基荷 运行，充分发挥抽水蓄能的调节作用，二者联合(核蓄联合)运行的总出力率曲 线有效跟踪日负荷率曲线变化。优化目标为与核电机组联合运行所需的抽水蓄 能机组的容量，考虑的约束条件为抽水蓄能电站的机组出力约束及水库容量、 水量约束，核电机组的运行时间必须小于换料或检修周期。

所述的考虑核电机组检修的核电抽水储能电站联合运行优化方法，其步骤 如下：

(1)确定典型月份负荷率：

负荷率是指在电力系统中，(日、月、年)负荷与最大负荷之比的百分数， 负荷率η计算公式为：

η＝P/S_max(1)；

由调度提供数据并按照公式1计算可得2014年1-6月辽宁电网负荷率为：

表12014年1-6月辽宁电网负荷率

(2)核电站换料方式与换料周期：

换料周期Tc的范围公式为：

11个月<Tc<19个月(2)；

Ts＝(Tc-12)/Tc(3)；

核电机组换料周期理论上一般是一年一次，也会根据具体的情况，提前或 者延后。其中大亚湾核电站目前换料周期为18个月，采用1/3换料模式，17个 月和19个月长短循环交替。岭澳核电站一期目前换料周期为12个月，采用1/4 换料模式，拟于“十二五”期间改造为16个月换料一次。

取Tc＝18；

则Ts＝(Tc-12)/Tc＝(18-12)/18＝0.33。

(3)基于核电-抽水储能联合运行的抽水储能调峰能力计算方法：

抽水储能调峰能力H与电网典型月份负荷率η，核电装机容量N的关系如 下式：

H＝N(1-η)/(1+η)(4)；

已知辽宁电网唯一的核电站-红沿河核电站已经投运2台1000MW机组，则 N＝20MW。

则由公式4可知对应的2014年1-6月辽宁电网抽水储能调峰能力：

表22014年1-6月辽宁电网抽水储能调峰能力：

(4)考虑核电机组检修方式的核电-风电联合调峰联合运行，抽水储能最大 调峰出力H_max：

H_max＝H/Ts(5)；

则考虑核电机组检修方式情况下2014年1-6月抽水储能最大调峰出力：

表3虑核电机组检修方式情况下2014年1-6月辽宁抽水储能最大调峰出力

(5)实际验证，即计算出的考虑核电机组检修方式下抽水储能最大调峰能力 H_max要小于实际抽水储能电站容量H_real，则优化算法可以进行实际应用：

H_max<H_real(6)；

辽宁电网现有蒲石河抽水储能电站可参与辽宁调峰，蒲石河抽水储能电站 有4台300MW机组，即：

H_real＝300×4＝1200MW；

远大于第4步中计算出的抽水储能最大调峰出力，即

458MW<1200MW，

564MW<1200MW，

满足式6：H_max<H_real。

则可得结论：考虑核电机组检修方式下抽水储能最大调峰能力算法可以应 用于辽宁电网实际情况，满足辽宁电网在红沿河核电机组检修方式下的调峰能 力需求，完全可行。

结论：

本发明提出的考虑核电机组检修的核电抽水储能电站联合运行优化方法， 可以有效提高电网中清洁能源发电比例，帮助多种电源协调运行，应用前景十 分广阔。