秦山核電機(jī)組廠用電率計(jì)算方法分析及改進(jìn)

習(xí)娟

【摘 要】通過(guò)研究核電機(jī)組廠用電系統(tǒng)，參考發(fā)電廠用電率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)算法，提出核電機(jī)組發(fā)電廠用電率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，經(jīng)計(jì)算結(jié)果對(duì)比指出現(xiàn)行公式偏差及其原因。

【關(guān)鍵詞】核電機(jī)組；廠用電量；廠用電率；計(jì)算方法

【Abstract】Based on the calculation methods introduced in Calculating Method of Economical and Technical Index for Thermal Power Plant（DL/T 904—2004） and main electrical wiring diagram of the nuclear power plant，this paper proposed the new calculation model and formula of service power rate. By comparing with calculation results， points out the deviations and reason.

【Key words】Nuclear power unit；Service power；Service power rate；Calculation method

0 引言

廠用電率是電廠重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之一，與電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益直接相關(guān)[1-7]，也與集團(tuán)公司節(jié)能減排考核指標(biāo)萬(wàn)元工業(yè)增加值能耗密切相關(guān)。以年發(fā)電量490億kW·h為例，廠用電率節(jié)省0.1%，按照電價(jià)0.43元/kW·h（標(biāo)桿電價(jià)）計(jì)算，每年可節(jié)省發(fā)電成本2107萬(wàn)元。

但目前秦山核電機(jī)組在廠用電率指標(biāo)的計(jì)算上存有偏差，因此，一個(gè)亟待解決的問(wèn)題是對(duì)廠用電率算法進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一。這對(duì)于指標(biāo)的精確計(jì)算和準(zhǔn)確反映有實(shí)際意義，也利于同類機(jī)組的橫向比較和對(duì)標(biāo)管理。

鑒于此，本文根據(jù)電力行業(yè)廠用電率標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算方法，結(jié)合秦山核電機(jī)組的實(shí)際情況進(jìn)行分析，規(guī)范并制定出符合我公司的指標(biāo)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

1 廠用電介紹

1.1 廠用電源分類

核電站廠用電系統(tǒng)是保證電廠核安全和電廠可用率的關(guān)鍵，它的功能是在各種工況（正常、異?；蚴鹿使r）下，為核電站核安全級(jí)的設(shè)備提供安全可靠的電源，以保證核電站的安全運(yùn)行，必須有足夠的可靠性且多重配置[8]。典型的核電廠廠用電系統(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

核電站廠用電的電源分為廠外電源和廠內(nèi)電源。廠外電源包括正常電源和備用電源。正常電源系統(tǒng)的供電方式為：在正常運(yùn)行條件下，廠用電設(shè)備的電源來(lái)自高壓廠用變壓器，而高壓廠用變壓器接在發(fā)電機(jī)出口處，即由發(fā)電機(jī)供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)出口斷路器斷開(kāi)，由500kV主電網(wǎng)經(jīng)主變壓器倒送電，即互供用電。

備用電源系統(tǒng)是當(dāng)廠用工作電源停運(yùn)時(shí)給廠用電提供應(yīng)急電源。其供電方式為：由220kV高壓系統(tǒng)經(jīng)輔變（啟/備變）向廠內(nèi)供電。

應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)組是核電廠內(nèi)獨(dú)立的應(yīng)急電源。當(dāng)廠用工作電源和廠外備用電源失去是，為應(yīng)急廠用設(shè)備提供電能。

1.2 廠用電率計(jì)算

按照DL/T904-2004“火力發(fā)電廠技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算方法”廠用電率計(jì)算方法如下[9]：

1.2.1 發(fā)電（生產(chǎn)）廠用電率

發(fā)電廠用電率是指發(fā)電廠生產(chǎn)電能過(guò)程中消耗的電量（稱發(fā)電廠用電量）與發(fā)電量的比率。

式中：Lcy表示發(fā)電廠用電率（%）；Wf為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)發(fā)電量（kW.h）；Wcy為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)廠用電量（kW.h）；Wh為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)總耗用電量（kW.h）；Wkc為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)按規(guī)定應(yīng)扣除的電量（kW.h）。

下列用電量不計(jì)入發(fā)電廠用電的計(jì)算：

1）新設(shè)備或大修后設(shè)備的烘爐、煮爐、暖機(jī)、空載運(yùn)行的電量；

2）新設(shè)備在未正式移交生產(chǎn)前的帶負(fù)荷試運(yùn)行期間耗用的電量；

3）計(jì)劃大修以及基建、更改工程施工用的電量；

4）發(fā)電機(jī)作調(diào)相機(jī)運(yùn)行時(shí)耗用的電量；

5）廠外運(yùn)輸用自備機(jī)車、船舶等耗用的電量；

6）輸配電用的升、降壓變壓器（不包括廠用變壓器）、變波機(jī)、調(diào)相機(jī)等消耗的電量；

7）修配車間、副業(yè)、綜合利用及非生產(chǎn)用（食堂、宿舍、幼兒園、學(xué)校、醫(yī)院、服務(wù)公司和辦公室）的電量。

1.2.2 綜合廠用電率

綜合廠用電率是指全廠發(fā)電量與上網(wǎng)電量的差值與全廠發(fā)電量的比值，即：

式中：Lzh表示綜合廠用電率（%）；Wwg為全廠的外購(gòu)電量（kW.h）；Wgk為全廠的關(guān)口電量（kW.h）；Wf為統(tǒng)計(jì)期內(nèi)發(fā)電量（kW.h）。

2 存在問(wèn)題及分析

秦山核電機(jī)組堆型多樣，有不同容量的壓水堆機(jī)組以及加拿大的CANDU型重水堆。其電氣主接線方式也不同，秦一廠300MWe機(jī)組通過(guò)220kV系統(tǒng)接入浙江電網(wǎng)，秦二廠2×650MWe+2×660MWe、秦三廠2×728MWe共6臺(tái)機(jī)組，通過(guò)500kV秦山聯(lián)合開(kāi)關(guān)站接入華東電網(wǎng)。鑒于以上差異，同時(shí)廠用電算法未能按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行規(guī)范，導(dǎo)致指標(biāo)統(tǒng)計(jì)口徑不一致，主要表現(xiàn)在：

1）在指標(biāo)計(jì)算時(shí)，對(duì)非生產(chǎn)用電扣除原則不一致。

2）大修期間機(jī)組互供受電?？鄢ス┦茈姷木唧w做法有差異，致使機(jī)組并網(wǎng)至滿功率期間的電量扣除原則不一致。

3）輔變空載損耗。輔變按照運(yùn)行工況分為投運(yùn)電量和空載損耗電量，在發(fā)電廠用電率指標(biāo)計(jì)算時(shí)空載損耗電量扣除原則不一致。

4）關(guān)口電量。在綜合廠用電率指標(biāo)計(jì)算時(shí)，對(duì)關(guān)口電量的定義不一致。

3 核電廠廠用電率指標(biāo)統(tǒng)計(jì)方法分析

3.1 發(fā)電廠用電率

3.1.1 數(shù)學(xué)模型的建立

為了解決上述計(jì)算問(wèn)題，需要提出新的廠用電指標(biāo)統(tǒng)計(jì)思路。按照核電廠廠外電源供電方式，提出圖2所示廠用電量平衡模型。

3.1.2 模型分析

根據(jù)不計(jì)入發(fā)電廠用電的規(guī)定，秦山核電機(jī)組計(jì)算發(fā)電廠用電率時(shí)應(yīng)扣除電量為：大、小修用電量、非生產(chǎn)用電量和輔變（啟備變）熱備用狀態(tài)下的空載損耗電量。非生產(chǎn)用電量包括廠區(qū)辦公樓、食堂、倉(cāng)庫(kù)、加工車間等用電。

按照新統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型，發(fā)電廠用電量等于來(lái)自發(fā)電機(jī)出口的廠變電量扣除非生產(chǎn)用電量。但受廠用電主接線特點(diǎn)的影響，來(lái)自發(fā)電機(jī)出口的廠變電量無(wú)法直接讀出，因此采取反向計(jì)算法，即來(lái)自發(fā)電及出口的廠變電量等于廠變電量減去互供受電。得出統(tǒng)計(jì)期發(fā)電廠用電率的計(jì)算公式為：

3.2 綜合廠用電率

3.2.1 數(shù)學(xué)模型的建立

在電力生產(chǎn)過(guò)程中，發(fā)電機(jī)出口電能并不能全部輸送到電網(wǎng)，有一部分電能需要消耗在電廠內(nèi)部生產(chǎn)環(huán)節(jié)，包括循環(huán)水系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)的廠用電消耗以及主變變損。假設(shè)廠用電接線系統(tǒng)單一，不存在從網(wǎng)上購(gòu)入廠用電、廠用電與非生產(chǎn)用電混雜等因素，按照核電廠廠供電方式，提出圖3所示核電廠電量平衡模型。

3.2.2 模型分析

根據(jù)式（2）結(jié)合圖3，可以看出綜合廠用電量包括發(fā)電廠用電量以及各類損耗及非生產(chǎn)用電[10-11]。需要指出的是，華東網(wǎng)調(diào)原關(guān)口電量計(jì)量點(diǎn)設(shè)置在二期1#、2#主變高壓側(cè)和秦山三期1#、2#主變高壓側(cè)。計(jì)量點(diǎn)調(diào)整后，華東電網(wǎng)根據(jù)各廠主變側(cè)的電能表的電量值按比例分配線路側(cè)的電表的電量值，從而計(jì)算出秦二、三廠的各自上網(wǎng)電量。因此，秦二、三廠以分?jǐn)偤蟮纳暇W(wǎng)電量作為全廠的關(guān)口電量。

3.3 計(jì)算結(jié)果與討論

根據(jù)式（9）和式（2）計(jì)算出修正后的廠用電率，與現(xiàn)行公式計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

可以看出，指標(biāo)修正后：

1）秦一廠發(fā)電廠用電率減小了0.02%，是由于扣除了啟備變空載損耗電量。修正后綜合廠用電率計(jì)入了主變變損，但結(jié)果減小了0.53%，甚至低于發(fā)電廠用電率6.55%，與理論不符，是由于發(fā)電機(jī)出口電能表計(jì)量回路系統(tǒng)誤差所致。

2）秦二廠發(fā)電廠用電率增加了0.02%，是由于原計(jì)算公式扣除了大修期間的廠變電量，即扣除機(jī)組互供受電，與標(biāo)準(zhǔn)分析公式計(jì)算原則一致。但具體做法是人為扣除了機(jī)組開(kāi)始大修到升至滿功率期間的電量，由于機(jī)組并網(wǎng)至滿功率期間的電量來(lái)自發(fā)電機(jī)出口，因此這部分電量不應(yīng)該被扣除。綜合廠用電率增加了0.26%，是由于計(jì)入了主變高壓側(cè)至關(guān)口電能表之間的損耗。

3）秦三廠發(fā)電廠用電率算法與模型分析結(jié)果一致。綜合廠用電率增加了0.08%，是由于計(jì)入了非生產(chǎn)用電量。

同時(shí)需指出的是，目前秦一廠非生產(chǎn)用電扣除了外聘樓（工程公司用電）、南北湖管委會(huì)用電，未扣除完全，秦二廠未扣除非生產(chǎn)用電。這說(shuō)明廠用電的計(jì)量網(wǎng)絡(luò)不完善，是指標(biāo)管理優(yōu)化的下一步工作。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)深入研究核電機(jī)組廠用電系統(tǒng)，并結(jié)合發(fā)電廠用電率行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)算法，提出核電機(jī)組發(fā)電廠用電率統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)模型和計(jì)算方法，經(jīng)計(jì)算結(jié)果對(duì)比指出現(xiàn)行公式偏差及其原因。這該方法為核電廠生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析提供了理論依據(jù)，為節(jié)能降耗工作提供了支持，建議相關(guān)電廠采納使用。

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[責(zé)任編輯：田吉捷]