中国核电参与系统调峰是否可行？-第3页-北极星核电网

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2011年3月11日，受日本东北部9.0级大地震和海啸的影响，福岛第一核电站和第二核电站遭受严重破坏，引起大规模放射性核素泄露，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级。本次核事故的核损害赔偿在如下5个方面创下了世界之最：（1）潜在的受害人数最多，政府疏散人群达34万，自主避难人群达150多万；（2）事故索赔案件数量最多，截至2014年2月28日，共有210万份；（3）事故赔偿金额最大，预计将支付赔偿金额5万亿日元，约500亿美元；（4）投入事故处理的人力最多，高峰期时13200名人员从事与事故赔偿直接相关的工作；（5）赔偿范围最宽，涵盖了精神损失、经济收入损失、传闻损失、间接损失、自主避难损失等一般侵权行为会比较慎重考虑的领域。

总体看，导致3起重大核电事故的主要因素是核电站自身设计缺陷、人员操作不当、抗极端自然灾害能力不足，与核电调峰运行方式无关。目前尚无由于机组调峰导致的堆芯爆炸、燃料泄漏等重大安全事故。

2.2核电调峰安全隐患分析

核电调峰的安全隐患主要来自2种运行状态：一是长期低功率运行；二是频繁调峰。但两者可能导致的安全事故一般不超过2级核事件（安全措施失效，但仍具有足够纵深防御，仍能处理进一步的安全问题），主要风险隐患如下。

2.2.1放射性物质泄漏风险

核电机组功率调节过程中（以降功率为例），由于控制棒向下调节，反应堆内轴向核功率的变化与氙毒的变化呈相反趋势，产生核功率的轴向偏差。伴随着氙毒的衰变和控制棒档位变化，轴向核功率偏差不断发生变化，导致轴向核功率振荡。核功率振荡导致核燃料包壳应力不均衡，部分部位核功率过高使反应堆包壳与水发生反应，造成放射性物质泄漏至一回路。在核燃料寿期末，轴向核功率偏差的振荡更加难以控制，在核燃料寿期末应避免功率的大幅调整。

2.2.2燃料组件破损风险

由于核燃料芯块与包壳的热膨胀系数不同，核电机组负荷变化时，包壳局部可能产生超过材料应力极限的现象。核燃料芯块与燃料包壳的相互作用（PCI）容易导致燃料包壳的损坏。低功率运行持续时间越长，当再次提升功率时，燃料包壳破损的概率越大。此外，对于频繁的负荷变化，由于包壳应力频繁变化，可能导致包壳局部疲劳破损。

2.2.3降低设备可靠性

核电机组频繁进行功率调整将降低核岛和常规岛的一些关键设备可靠性。一是控制棒与其驱动机构及导向筒之间存在磨损，使控制棒的可靠性降低，可能导致控制棒落棒事故（停堆）、弹棒事故（核功率突增）和一回路破口（核泄漏）。二是功率调节过程中，一些关键阀门频繁动作，可靠性降低。三是机组低功率运行时，二回路蒸汽品质降低，湿度增大，对汽轮机的末级叶片冲蚀更加严重。

3核电调峰对经济性的影响分析

3.1核电调峰对发电总成本影响

平准化发电成本（levelizedcostofgeneratingelectricity，LCOE）是衡量电源经济性的重要指标。

式中：Invt、O&Mt、Fuet、Cart、Dect、Elct分别表示1个周期内的投资成本、运维成本、燃料成本、CO2排放成本、停运成本及发电量；r表示折现率。

电源的LCOE受其负载率影响很大，这种影响程度随着总成本中燃料成本和排放成本的比例变化而变化。最近的IEA/NEA研究报告分析了各主要电源的总发电成本构成，如表3所示。对核电而言，由于其成本构成主要是投资成本，燃料成本通常不超过总成本的20%，无碳排放成本，因此当核电参与系统调峰时，由负载率下降（年发电量等比例减少）引起的LCOE变化相较其他电源更大。根据2010年国际原子能机构数据，在折现率5%的情况下，负载率由90%降至70%时，核电LCOE上升约35%，远高于煤电的10%和气电的7%（如图2所示）。

3.2核电调峰对运维及燃料成本影响

相较于大多数电源，虽然核电的运维成本和燃料成本在其总成本中占比不高，但调峰运行会使核燃料利用不充分，造成弃料；同时频繁操作使得一些关键设备出现老化（例如阀），增加其运维成本；另外增加电厂废水处理费用，影响核电经济性。

原标题：中国核电参与系统调峰是否可行？

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