1.通过热电联产和电氢联供有效发挥调节支撑作用。
2023年12月,石岛湾高温气冷堆核电厂在完成168小时连续运行考验后,正式投入商业运行。高温气冷堆可产生700~950℃高温,因此可应用于发电、供热和制氢等场景,并可实现热电联供或电氢联供。通过热电联供或电氢联供,可实现在电与热或氢之间进行出力调节,从而达到调峰的目的。
目前,沿海地区石化行业清洁低碳用热需求越来越迫切,核电正加大核能供热系统的建设或改造。核能供热主要是从二回路抽取蒸汽作为热源,经过多级换热,然后经工业用汽管道将热传输给石化产业基地。核能供热实现了在反应堆热功率与发电功率+供热功率之间的运行控制,具有一定的在发电与供热之间调节转换的能力。
与供热相比,由于氢气易于存储,采用电氢联供能够实现在发电与制氢之间更为灵活的调节,对调峰响应能力更强,因此将是更为有效的调节方式。目前,高温气冷堆制氢技术,如“核能+热化学循环”“核能+高温固体氧化物电解水”等尚处于实验室研发或验证阶段,预计2030年以后能够实现产业化应用,核能的调峰能力随之会有跃升式提升。
2.采用配套储能方式有效发挥调峰支撑作用。
国家发展改革委、国家能源局于2021年11月发布了《全国煤电机组改造升级实施方案》,要求存量煤电机组进行灵活性改造。现有煤电机组受限于锅炉调峰深度有限等问题,如果进行频繁和大幅度调节,一方面会影响项目合理收益,另一方面会降低煤电机组使用寿命。为提高可实施性,各能源央企纷纷试水熔盐储热技术来进行煤电灵活性改造。与煤电机组类似,核电机组若想具备灵活性调节能力,也可探索与熔盐储热技术的结合。熔盐储热技术通过在锅炉或反应堆与汽轮机之间嵌入大容量高温熔盐储热系统,调节进入汽轮机的蒸汽量,增强煤电和核电调峰能力,甚至实现深度调峰。储热技术不仅可以增强调峰能力,还可作为供热转换装置,使核电厂具备供热能力。但熔盐储热主要应用于高温领域,如快中子反应堆、钍基熔盐堆和高温气冷堆等蒸汽输出温度在500 ℃以上的堆型,对于中低温的 压水堆,则可结合其他机械储能或电化学储能,增强调峰能力。
核电厂采用储能技术,增加了系统成本,需要具体分析需求,在具备较强必要性时采用。同时,国家应制定核电调峰补偿政策,以保障核电的合理收益和开展储能调峰的积极性。
(以上内容摘自《中国核能行业智库丛书》第七卷。作者:郭天超、孔祥飞、李言瑞)