秦山核电机组厂用电率计算方法分析及改进

习娟

【摘 要】通过研究核电机组厂用电系统，参考发电厂用电率行业标准算法，提出核电机组发电厂用电率统计数学模型和计算方法，经计算结果对比指出现行公式偏差及其原因。

【关键词】核电机组；厂用电量；厂用电率；计算方法

【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

厂用电率是电厂重要的技术经济指标之一，与电厂运行经济效益直接相关[1-7]，也与集团公司节能减排考核指标万元工业增加值能耗密切相关。以年发电量490亿kW·h为例，厂用电率节省0.1%，按照电价0.43元/kW·h（标杆电价）计算，每年可节省发电成本2107万元。

但目前秦山核电机组在厂用电率指标的计算上存有偏差，因此，一个亟待解决的问题是对厂用电率算法进行规范统一。这对于指标的精确计算和准确反映有实际意义，也利于同类机组的横向比较和对标管理。

鉴于此，本文根据电力行业厂用电率标准计算方法，结合秦山核电机组的实际情况进行分析，规范并制定出符合我公司的指标计算标准。

1 厂用电介绍

1.1 厂用电源分类

核电站厂用电系统是保证电厂核安全和电厂可用率的关键，它的功能是在各种工况（正常、异常或事故工况）下，为核电站核安全级的设备提供安全可靠的电源，以保证核电站的安全运行，必须有足够的可靠性且多重配置[8]。典型的核电厂厂用电系统图见图1。

核电站厂用电的电源分为厂外电源和厂内电源。厂外电源包括正常电源和备用电源。正常电源系统的供电方式为：在正常运行条件下，厂用电设备的电源来自高压厂用变压器，而高压厂用变压器接在发电机出口处，即由发电机供电。当发电机停止运行时，发电机出口断路器断开，由500kV主电网经主变压器倒送电，即互供用电。

备用电源系统是当厂用工作电源停运时给厂用电提供应急电源。其供电方式为：由220kV高压系统经辅变（启/备变）向厂内供电。

应急柴油发电机组是核电厂内独立的应急电源。当厂用工作电源和厂外备用电源失去是，为应急厂用设备提供电能。

1.2 厂用电率计算

按照DL/T904-2004“火力发电厂技术经济指标计算方法”厂用电率计算方法如下[9]：

1.2.1 发电（生产）厂用电率

发电厂用电率是指发电厂生产电能过程中消耗的电量（称发电厂用电量）与发电量的比率。

式中：Lcy表示发电厂用电率（%）；Wf为统计期内发电量（kW.h）；Wcy为统计期内厂用电量（kW.h）；Wh为统计期内总耗用电量（kW.h）；Wkc为统计期内按规定应扣除的电量（kW.h）。

下列用电量不计入发电厂用电的计算：

1）新设备或大修后设备的烘炉、煮炉、暖机、空载运行的电量；

2）新设备在未正式移交生产前的带负荷试运行期间耗用的电量；

3）计划大修以及基建、更改工程施工用的电量；

4）发电机作调相机运行时耗用的电量；

5）厂外运输用自备机车、船舶等耗用的电量；

6）输配电用的升、降压变压器（不包括厂用变压器）、变波机、调相机等消耗的电量；

7）修配车间、副业、综合利用及非生产用（食堂、宿舍、幼儿园、学校、医院、服务公司和办公室）的电量。

1.2.2 综合厂用电率

综合厂用电率是指全厂发电量与上网电量的差值与全厂发电量的比值，即：

式中：Lzh表示综合厂用电率（%）；Wwg为全厂的外购电量（kW.h）；Wgk为全厂的关口电量（kW.h）；Wf为统计期内发电量（kW.h）。

2 存在问题及分析

秦山核电机组堆型多样，有不同容量的压水堆机组以及加拿大的CANDU型重水堆。其电气主接线方式也不同，秦一厂300MWe机组通过220kV系统接入浙江电网，秦二厂2×650MWe+2×660MWe、秦三厂2×728MWe共6台机组，通过500kV秦山联合开关站接入华东电网。鉴于以上差异，同时厂用电算法未能按照统一标准进行规范，导致指标统计口径不一致，主要表现在：

1）在指标计算时，对非生产用电扣除原则不一致。

2）大修期间机组互供受电。扣除互供受电的具体做法有差异，致使机组并网至满功率期间的电量扣除原则不一致。

3）辅变空载损耗。辅变按照运行工况分为投运电量和空载损耗电量，在发电厂用电率指标计算时空载损耗电量扣除原则不一致。

4）关口电量。在综合厂用电率指标计算时，对关口电量的定义不一致。

3 核电厂厂用电率指标统计方法分析

3.1 发电厂用电率

3.1.1 数学模型的建立

为了解决上述计算问题，需要提出新的厂用电指标统计思路。按照核电厂厂外电源供电方式，提出图2所示厂用电量平衡模型。

3.1.2 模型分析

根据不计入发电厂用电的规定，秦山核电机组计算发电厂用电率时应扣除电量为：大、小修用电量、非生产用电量和辅变（启备变）热备用状态下的空载损耗电量。非生产用电量包括厂区办公楼、食堂、仓库、加工车间等用电。

按照新统计数学模型，发电厂用电量等于来自发电机出口的厂变电量扣除非生产用电量。但受厂用电主接线特点的影响，来自发电机出口的厂变电量无法直接读出，因此采取反向计算法，即来自发电及出口的厂变电量等于厂变电量减去互供受电。得出统计期发电厂用电率的计算公式为：

3.2 综合厂用电率

3.2.1 数学模型的建立

在电力生产过程中，发电机出口电能并不能全部输送到电网，有一部分电能需要消耗在电厂内部生产环节，包括循环水系统、给水系统等辅助系统的厂用电消耗以及主变变损。假设厂用电接线系统单一，不存在从网上购入厂用电、厂用电与非生产用电混杂等因素，按照核电厂厂供电方式，提出图3所示核电厂电量平衡模型。

3.2.2 模型分析

根据式（2）结合图3，可以看出综合厂用电量包括发电厂用电量以及各类损耗及非生产用电[10-11]。需要指出的是，华东网调原关口电量计量点设置在二期1#、2#主变高压侧和秦山三期1#、2#主变高压侧。计量点调整后，华东电网根据各厂主变侧的电能表的电量值按比例分配线路侧的电表的电量值，从而计算出秦二、三厂的各自上网电量。因此，秦二、三厂以分摊后的上网电量作为全厂的关口电量。

3.3 计算结果与讨论

根据式（9）和式（2）计算出修正后的厂用电率，与现行公式计算结果见表1。

可以看出，指标修正后：

1）秦一厂发电厂用电率减小了0.02%，是由于扣除了启备变空载损耗电量。修正后综合厂用电率计入了主变变损，但结果减小了0.53%，甚至低于发电厂用电率6.55%，与理论不符，是由于发电机出口电能表计量回路系统误差所致。

2）秦二厂发电厂用电率增加了0.02%，是由于原计算公式扣除了大修期间的厂变电量，即扣除机组互供受电，与标准分析公式计算原则一致。但具体做法是人为扣除了机组开始大修到升至满功率期间的电量，由于机组并网至满功率期间的电量来自发电机出口，因此这部分电量不应该被扣除。综合厂用电率增加了0.26%，是由于计入了主变高压侧至关口电能表之间的损耗。

3）秦三厂发电厂用电率算法与模型分析结果一致。综合厂用电率增加了0.08%，是由于计入了非生产用电量。

同时需指出的是，目前秦一厂非生产用电扣除了外聘楼（工程公司用电）、南北湖管委会用电，未扣除完全，秦二厂未扣除非生产用电。这说明厂用电的计量网络不完善，是指标管理优化的下一步工作。

4 结语

通过深入研究核电机组厂用电系统，并结合发电厂用电率行业标准算法，提出核电机组发电厂用电率统计数学模型和计算方法，经计算结果对比指出现行公式偏差及其原因。这该方法为核电厂生产统计分析提供了理论依据，为节能降耗工作提供了支持，建议相关电厂采纳使用。

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[责任编辑：田吉捷]