海南核电的发展前景

海南核电的发展前景 海南建设核电的必要性和可行性探讨 摘要:在分析海南省电力市场空间和能源资源供应形势的基础上(对海南建设核电的必要性进行探讨。从安全稳定运行和调峰2方面对核电接人海南电网的可行性进行分析。电力系统稳定计算明(建设第2回500kV交流联网线，保证海南电网与南方主网始终保持联系。当统调负荷达到4000MW时(海南电网可承受650MW核电机组因故退出造成的冲击。电力电量平衡计算表明(在建成双回联网线的前提下(当统调负荷达到5000MW时(海南电网基本可满足2x650MW核电机组运行的调峰要求(但在极端低谷负荷时段需联网线向北送出少量电力协助调峰。 关键词:核电;可行性;系统稳定性;调峰 随着我国装备制造技术的不断进步和人们对核电认识的不断深入(特别是近年来对环境保护和国家能源战略安全的高度重视(我国核电发展呈现出了良好势(将“适度发展核电”的政策调整为“积极发展核电”(并于2007年制定了到2020年实现核电装机40GW、在建规模达到18 GW及发电装机占全国总装机容量4,的宏伟目标?。海南省是我国唯一的省级经济特区(近年来经济发展不断加快。带动电力需求快速增长;同时。海南省又是我国第一个“生态示范省”(拥有优美的自然环境和丰富的旅游资源(对环境保护有着严格的要求。因此(有关方面对于在海南建设核电抱有相当兴趣(也已经开展一定深度的前期工作。 但海南电网规模较小(一直以来都面临着“大机小网”问的困扰: 南方电网一海南电网第l回500kV交流联网线将于2009年投产(这将极大地改善海南电网安全稳定运行状况(释放大容量机组发电能力。但仅有l回联网线时(仍有可能出现海南电网孤网运行状态(联网线停运,检修)。而核电具有单机容量大(650 MW、1 OOO MW)、不参与系统调峰等特点:在某些方式下，若核电机组因故退出，系统可能无法承受冲击导致失稳;同时，在低谷负荷时段，由于海南侧机组最小技术出力的限制(可能出现相当的调峰盈余。因此，研究在海南建设核电的可行性。 需重点分析安全稳定运行和调峰2方面的问题。1海南省电源建设空间目前(海南电网仍是孤立运行的省级电网之一(已形成环岛220kV主网架结构，西部、北部为双回(东部、南部为单回:2007年末统调装机容量约2 300MW(其中煤电l 210MW)，最大负荷l 568MW。近年来，随着海南省“大项目进入(大企业带动。高科技支撑”战略的实施(国民经济快速发展，特别是工业比重的不断增加(拉动电力需求迅速增长(2003年以来的年均电力弹性系数超过1(5。根据海南省国民经济和产业结构规划(今后较长一段时间仍将保持较快增速。电力需求增长仍将保持旺盛态势。用电需求的快速增长(将极大地拉动电源装机需求。根据电力电量平衡计算。“十二五”期间需新增装机约2400MW(“十三五”需新增装机3000MW左右。 2 海南省发电能源资源开发和引进状况 2(1 水利资源 海南岛河流水能资源可开发量约900 MW(截至2007年底已开发67,。 预计到2010年开发度接近80,，而后续小水电的开发潜力较小且地点分散。 2(2煤炭资源 海南省煤炭资源贫乏(只有少量褐煤和油页岩资源(品质差(不足以满足发电用煤需要;但海南海岸线长(港口建设优势明显(有利于通过海运从外地调入煤炭:目前海南省燃煤电厂发电用煤全部依靠外区提供(今后新建煤电厂仍需考虑从区外引进电煤。 2(3石油、天然气资源 海南省所辖海域约200万km2，其海域(特别是南海海域)蕴藏着十分丰富的油气资源。目前已开发利用或探明的海域天然气约2 500亿m3(主要分布在崖城、东方l—l、乐东(15—1、22一1)等三大气田，年产量分别为34亿、26亿、20亿m3。但这些气源已基本分配完毕(没有新增气源用于燃气发电。海南正积极筹措引进液化天然气(LNG)项目，一期工程200万t,a(二期工程扩大到300万t,a。但由于此前国际原油价格持续走高(该项目气源迟迟无法落实(项目进展缓慢:从目前的资源洽谈情况来看，一期LNG乐观到岸时间也在2013年底或以后。到岸的LNG价格也可能较高。若按8(2美元,kJ的到岸价换算(到站门站价将达到2(9元,m3，折算发电成本高达600元,(MW(h)。目前，海南脱硫燃煤机组标杆上网电价436(8元,(MW?h)，燃气机组上网电价360元,(MW-h)。 2(4其他资源 海南地处热带，海岸线长，拥有丰富的风能、太阳能、生物质能、潮 汐能及地热能等，但根据当前技术条件(这类资源用于发电时，容量较小、布点分散、单位容量投资较高且发电随机性高(不利于电网调度)(在相当长时期内难以对增加发电供应做出大量贡献。 3 环保要求对新建煤电电源的影响 海南地处热带。环境优美，旅游资源丰富(早在1999年就被国家环保总局批准为生态示范省(也是我国第1个生态示范省(全国各层面对海南省的环保事业都十分关注(虽然当前的新建燃煤电厂已经达到比较高的环保标准(除尘效率大99(8,、脱硫效率大于90,、脱硝效率大于60,)。但仍有一定的污染物排放:以2x350 MW超临界燃煤机组为例(每年排放粉尘约530t，S02约2500t，NO。约2 100t。因此，有关方面对于在海南新建煤电均持有相当审慎的态度。此外，根据海南省污染物排放控制指标(2010年S0，排放量不超过2(2万t,a(其中电力行业不超 过1(6万t,a);若以后仍按此水平控制。则煤电总体装机规模应控制在4000MW左右。很显然，仅仅依靠4000 MW煤电装机是不能满足海南省长远电力需求的。 4 海南建设核电的必要性 (1)满足海南电力负荷增长的需要。海南省“十二五”、“十三五”期间分别需新增电源装机2 400 MW和3 000 MW，而煤电、气电由于环保、资源、价格等因素。目前来看(其远景装机规模并不足以满足海南用电需求。建设一定规模的核电(可有效地满足海南负荷增长需求。 (2)适应海南能源资源实际情况(符合国家能源战略。根据海南能源 资源状况(兴建一定规模的核电。有利于实现电源结构多样化(并可大大减少煤炭受入量。以2x650 MW核电机组为例，按年发电7000h(可减少发电原煤需要量约340万t。同时(根据国家“积极推进核电建设”的能源政策(我国规划到2020年实现40 GW的核电装机规模。海南是我国第二大岛屿(也是领土最南的省份(具有十分重要的战略地位。在自身能源不足以满足发电需求的情况下(兴建一定规模的核电机组也符合国家整体能源战略( (3)减少污染物排放(保护海南环境。核电运行基本不产生气体废弃物(水资源实现循环利用(对周边环境影响很小(有利于保护海南省优美的热带海岛环境。以2x650 MW核电机组为例(按年发电7 000 h，可减少烟尘、SO:、NO。排放量分别约为1 250t、5900t和5000t，减排效果十分明显。 5海南建设核电的可行性 5(1 核电单机容量及其特殊的运行要求 我国核电发展的技术路线是百万千瓦级先进压水堆(目前正在建设的主力机型是“二代加”百万千瓦级机组(同时基于“三代”技术的百万千瓦级机组 正在开展前期工作?铀】。此外(我国已自主建成了秦山二期600 MW级核电机组(并正在建设秦山二期扩建项目(CNP600型，2x650MW)。目前。有关方面对在海南省建设单机容量为650 MW、l 000 MW核电机组开展了相关的前期工作。就海南电网情况而言(核电运行对系统提出的要求主要有2个方面:一是稳定要求;二是调峰要求。从稳定角 度看，文献[3]对系统遭受大扰动所应具备的稳定性提出以下要求:“受到单一元件故障扰动后(不采取稳定控制措施(应保持电力系统稳定运行和正常供电”。对于容量较小的海南电网而言(大容量机组故障对系统的影响就显得尤为突出。从调峰角度看，《并网核电厂电力生产安全》要求:“核电厂应按调度规定时间报送负荷曲中国电力线，并确保带某一稳定负荷(即核电机组在安全范围内的某一稳定负荷)”:“核电机组一般不参与日峰谷调峰;特殊需要的日调峰，电网调度要预先通知核电厂(紧急事故除外)Y90因此(系统其他电源需具备足够的调峰能力(满足核电带基荷情况下的负荷调峰需求。海南建设核电的可行性将主要取决于是否满足电网安全稳定运行要求，以及是否满足调峰运行要求;以下分别对这2个问题进行分析。 5。2核电运行的安全稳定要求 核电具有单机容量大、不参与系统调峰且安全稳定运行标准高等特点，当1回联网线停运时(由于核电仍将保持满出力或高出力(海南电网将面临严峻的“大机小网”问题(采用BPA电力潮流稳定计算软件(在各种运行方式下对650 MW、1 GW核电机组的稳定性进行分析，结果表明[7]: (1)在孤网状态下，当海南统调负荷水平达到8 GW，并配套适当容量的抽蓄电站(才可承受单机容量为650 MW的核电机组故障退出X,-t系统造成的冲击: (2)在孤网状态下。当海南统调负荷水平达到12 GW，并配套适当容量的抽蓄电站(才可承受单机容量为l GW的核电机组故障退出对系统造 成的冲击: (3)若保持南方主网与海南电网1回500kV交流联系，则在统调负荷达到4GW时(系统可承受单机容量为l GW的核电机组故障退出造成的冲击。根据海南省电力市场需求预测(海南电网统调负荷达到8 GW应在2020年以后。因此(为在“十二五”、“十三五”期间保障新投产650 MW或1 GW核电机组的安全稳定运行(需考虑建成第2回500kV交流联网线路。以保证海南电网与南方主网的联系。 注:1)2008年及以后新增电源有:水电2x40 MW、煤电2x2x350MW、天然气发电2x2x180MW、双回联网线1 200MW(第l回已开工，2009年投产);2)低谷负荷月份考虑1台核电检修;3)每个火电厂至少开启l台机组。进一步的计算表明(若低谷负荷月份不安排检修(则在典型低谷日也基本可实现调峰平衡(但在极端低谷负荷日可能出现600 MW左右的调峰盈余(需联网线加大北送调峰力度。但根据对近几年海南统调负荷特性的整理可知(在全年8 760h中，负荷小于全年最大负荷30,的小时数为10,40h(主要集中在春节前后几天的凌晨时段:负荷介于全年最大负荷30,-40,的小时数为100,500 h(也主要集中在春节前后一两个月的凌晨时段:而且低谷负荷的时间呈现逐年下降趋势。因此(当海南统调负荷水平达到5 GW时。投产2x650MW核电机组不会给系统带来调峰问题。 6 结语 (1)海南省“十二五”、“十三五”期间分别需新增电源装机2(4GW、3 GW。而煤电、气电由于环保、资源及价格等因素(目前来看。其远 景装机规模并不足 以满足海南用电需求。因此(建设一定规模的核电是十分必要的(可有效地满足海南负荷增长需求。 (2)建设一定规模的核电，不但适应海南能源资源状况，也符合国家整体能源战略:同时可以大大减少海南省电煤受入量(减少污染物排放。 (3)电力系统稳定计算表明。在孤网状态下，当海南统调负荷水平分别达到8 GW、12 GW。并配套适当容量的抽水蓄能电站(才可承受单机容量分别为650 MW、l GW的核电机组故障退出对系统造成的冲击。若保持南方主网与海南电网l回500kV交流联系(则在统调负荷达到4 GW时。系统可承受单机容量为l GW的核电机组故障退出造成的冲击。 (4)在建成双回联网线的前提下，海南统调负荷水平达到5GW时(电网运行可以满足2x650MW核电的调峰要求(低谷负荷月份考虑1台机组检修,停运)(但在极端低谷时段需要联网线向北送出一定电力协助调峰。 参考文献(7条) 1.核电中长期规划(2005-2020年) 2007 2.海口电厂"大代小"技改工程对海南电网安全稳定运行的影响分析专题报告 2004 3.DL 755-2001.电力系统安全稳定导则 4.并网核电厂电力生产安全管理规定 1997 5.胡亚蕾核电先进堆型与我国核电发展[期刊]-中国工程科学 2005(11) 6.郑庆云.沈文权发展核电及依托项目堆型选的探讨[期刊论文]-中国核工业 2003(04) 7.海南核电建设电力系统条件专题研究 2008