随着人类社会的发展,电力需求越来越大,对能源的要求也越来越苛刻。过去很长时间里,煤炭和石油是人类发展的两大能源。但煤炭和石油是不可再生能源,据资料表明,按目前的开采速度,煤炭资源保守估计将在200年之内开采完,石油资源将在100年之内开采完。且燃烧煤炭和石油对环境也会产生很大的污染,因此亟需找到一种新的能源代替煤炭和石油。风能和太阳能是两大清洁能源,但是由于其不稳定性和技术的不成熟,注定不可能替代煤炭和石油的地位。核能是一种安全、清洁、经济的能源,也是可唯一大规模替代煤炭、石油的能源。目前利用核能的主要方式是核能发电。核电厂初期建设投资比普通的火电厂大,但建成之后每单位发电量的成本要低于火电厂。未来几十年,我国都将积极发展核电。按照我国《核电中长期发展规划(2005-2020)》,到2020年我国核电装机容量将达到4000万kW,核电年发电量在2600-2800亿kWh。
随着核电在电网中比例的不断增长,带来另外一个问题——电力系统调峰问题。核电厂由于初期建设投资大,因此在国家政策的支持下,目前核电厂都是带基荷满发运行。当核电在电力系统中比例较低时,核电可以带基荷满载运行,但当核电比例升高,如果再不参与电力系统调峰,对系统内的其他机组将产生较大的影响,原来在夜间降低负荷即可运行的火电机组将不得不停机,实行“两班制”运行。因此,为了电力系统的安全、稳定、经济运行,核电厂将逐渐参与调峰运行。由于之前国内的核电厂基本都是带基荷满载运行,缺少调峰运行的经验,因此,有必要搞清楚核电机组是否具备类似火电机组和水电机组的调峰运行能力,核电机组功率调节的手段有哪些,国外有哪些调峰运行的经验。
核电机组单机容量大、运行特性跟常规的火电机组和水电机组很不一样,当前电力系统仿真中一般都将核电机组当成一个恒定的功率源,一旦核电机组参与调峰运行,必将对电网的安全稳定运行产生影响。且核电机组的安全要求较常规的火电机组和水电机组更高,因此,建立核电机组的详细数学模型,研究核电机组和电网之间的相互影响是很有必要的。
论文将重点调研国内外核电机组参与电网调峰调频的情况,比较核电机组和火电机组的不同部分,并在Matlab-Simulink中建立详细的核电机组集中参数数学模型。根据已建立的数学模型,仿真分析核电机组的固有特性、负荷跟踪能力以及与电网之间的相互影响。论文研究的主要内容将包含：
(1)核电机组是否有必要参与电网调峰运行；
(2)核电机组参与调峰的能力,包括：功率升降范围、调峰的速度、调峰对核电站的经济和安全运行的影响等；
(3)核电机组功率调节的手段以及负荷跟踪技术的演进；
(4)国内外核电机组参与电网调峰的情况；
(5)核电机组集中参数数学模型的建立和本身固有特性的仿真分析；
(6)核电机组和电网间的相互影响仿真分析。
