考虑机网相互影响的新一代核电厂和电力系统综合风险模型及协调控制方法

Nuclear safety and the safety of power grid has enormous political and economic influence. With nuclear power plant (NPP) having the characteristics such as large capacity, high requirements of nuclear safety, sensitive nuclear island to disturbances of power grid, and a long time for start-up and shutdown refueling, large-scale nuclear power connected to the grid will bring a range of new problems and the coordination control between NPP and power grid is of great importance to improve the relevant safety performances. China has become the country with large-scale new era nuclear power plant at present, so the research on new era NPP unit and the power grid coordination control method has been imminent. Based on the research and master of the mutual influence between the new era NPP and power grid, combined with power system risk theory and nuclear safety assessment theory and judging by the comprehensive risk and machine network coordination requirements, this project puts forward a discrimination and optimization method of the coordination control between new era NPP and power system, thus providing a theoretical and technical support to make effective measures to run safe and stable economic coordination between them.

核安全与电网安全均有着巨大的政治和经济影响。核电具有单机容量大、核安全要求高、对电网扰动敏感、启动及停堆换料时间长等特点，核电机组易与电网产生相互影响，机网协调控制是提高机网安全运行性能的重要措施。我国将大规模建设新一代核电机组，研究新一代核电机组与电网的协调控制方法已迫在眉睫。本项目拟在研究并掌握新一代核电机组与电网相互影响机理的基础上，结合电力系统风险理论与核安全评估理论，建立考虑机网相互影响的核电厂和电力系统综合风险模型；基于综合风险和机网协调的要求，提出新一代核电机组与电网暂态协调控制的判别及优化方法，为制定有效措施提高核电厂和电力系统安全稳定经济协调运行能力提供理论和技术支持。

随着新一代核电厂的大规模建设和发展，为了保障核安全和电网安全、促进厂网协调运行，亟需基于安全风险分析机网相互影响及协调控制方法。本项目基于新一代核电机网相互影响机理的研究，建立了厂网侧综合风险模型、故障时元件停运模型、核电厂供电系统失效概率模型、考虑核电调峰风险的电力系统调度模型等数学模型，基于机网综合风险提出相关协调控制方法。主要工作及成果有：. （1）调研了核电机组接入电网的典型故障模式、故障特征、供电系统接线方式、并网运行方式、运行风险数据等，掌握了机网相互影响机理。基于核电机组一回路系统的主要设备、子系统边界、运行特征及运行参数可测试性，将压水堆一回路系统整体模型分解为多个子模块，并采用分模块辨识模型参数，建立适用于电力系统分析的核电机组数学模型，为综合风险计算奠定基础。. （2）针对核电厂供电系统部件可修复、部件之间存在共因失效的特点，引入部件维修率，改进了GO-FLOW运算符算法，并综合考虑供电系统中共有信号流的影响，构建了核电厂供电系统的改进GO-FLOW模型，可用于计算核电厂供电系统失效率及可靠性。. （3）提出了评估系统频率降低时厂网低频风险指标和装置风险指标，建立厂网低频风险综合模型，构建安全风险矩阵，计算了核电厂主泵和汽轮机低频保护及电力系统自动低频减载装置的综合风险值及风险变比值，分析了风险因素的安全风险价值和保护装置的低频风险敏感度，制定了核电厂低频涉网保护装置与电网安全自动装置的参数整定协调方案。. （4）基于核电机组的调峰能力、运行方式等研究成果，研究了核电机组调峰运行费用及风险定量分析方法，量化核电机组调峰运行风险指标，数学描述核电机组调峰运行的安全约束，建模分析考虑核电调峰及其风险的电力系统机组组合方法。. 项目组按计划完成了要求内容，发表了SCI、EI论文12篇，授权及申请发明专利8项，联合培养了博士生3人、硕士生6人，其中已毕业博士生1人、硕士生3人。