CN109462277B - 一种核电厂应急电源系统以及供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核电厂应急电源系统以及供电控制方法，用于在丧失现有应急电源时为核电厂重要设备提供电力,系统包括：用于控制检测单元实时检测现有应急电源的工作状态的控制器,用于在严重事故工况时向控制器提供电源的风光储能系统；用于根据控制器的发电控制指令执行蓄水储能发电的蓄水储能系统；在接收到现有应急电源处于无效工作状态下,控制蓄水储能系统发电,蓄水储能系统将发出的电能输送至所述核电厂重要设备，同时控制将排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却。本发明作为核电厂应急电源，与柴油机作为应急电源的方案相比，经济性较好，便于检修、试验、维修；提升核电厂整体安全指标的同时兼备经济性。

Description

一种核电厂应急电源系统以及供电控制方法

技术领域

本发明涉及核安全技术领域，为核电厂提供支持安全功能的应急电源，可在核电厂丧失正常及备用电源时，为核电厂安全功能提供必要的电力支持，必要时可作为防止堆熔的应急冷却水源，尤其涉及一种核电厂应急电源系统以及供电控制方法。

背景技术

核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它是实现低碳发电的一种重要方式，是一种绿色能源。但是核能发电对核电厂安全系统可靠性要求很高，目前核电厂非正常工况下通常依靠切换备用电源、应急柴油发电机(EDG)、SBO柴油发电机、2小时蓄电池、12(24或更高)小时蓄电池、移动柴油发电机等手段在非正常工况下为核电厂提供电源，从而提升核电厂安全可靠性。但是，柴油发电机及蓄电池存在闲置率高、维护费用高、定期试验费用贵、鉴定费用及造价高等缺陷，并且应对洪水、海啸及外部突发事件响应能力较弱，因此为核电厂应对非正常工况提供可靠性高、经济性好的安全系统方案十分必要。

现有技术中，核电厂厂内主要电源系统包括单元电源系统、常备电源系统和应急电源系统。单元电源系统主要来自主发电机或厂外主电源倒送电。常备电源系统主要来自厂外备用电源。应急电源系统主要来自厂内蓄电池、应急柴油发电机、SBO柴油发电机或移动柴油发电机等。核电厂现有应急配电系统主要存在以下缺陷：设备需求较多，调试检修维护费用高，柴油发电机策略应对洪水、海啸能力较弱，特定工况下负荷较多时对柴油发电机及蓄电池容量要求较高。柴油发电机设备运行\检修\测试\维护较复杂，需预热、润滑等措施。应急柴油发电机及SBO柴油发电机及其储油罐需要单独占用厂房空间。蓄电池组无法满足大功率安全设备的动力电供应需求，并且对于小功率用电设备供电时间有限。所以急需寻求一种更加安全可靠且经济的备用电源系统。

发明内容

本发明针对现有技术中所存在的成本高以及安全性差的问题，提供了一种在核电厂丧失正常及备用电源时，为核电厂安全功能提供必要的电力支持，并作为防止堆熔的应急冷却水源的核电厂应急电源系统以及供电控制方法。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：一种核电厂应急电源系统，用于在丧失现有应急电源时为核电厂重要设备提供电力，所述系统包括：用于控制所述检测单元实时检测现有应急电源的工作状态的控制器，用于在严重事故工况时向所述控制器提供电源的风光储能系统；用于根据控制器的发电控制指令执行蓄水储能发电的蓄水储能系统；所述控制器还用于在接收到现有应急电源处于无效工作状态下，控制所述蓄水储能系统发电，所述蓄水储能系统将发出的电能输送至所述核电厂重要设备。

其中，所述风光储能系统包括风力发电机、太阳能电池板、第一输电回路和蓄电池，所述蓄电池通过第一输电回路分别与风力发电机和太阳能电池板连接，所述风力发电机和太阳能电池板用于在白天和黑夜同时发电为所述蓄电池储能；所述蓄电池，与所述控制器连接，用于在严重事故工况时、现有应急电源丧失情况下，为所述控制器提供电源；所述蓄水储能系统包括与所述控制器连接的蓄水储能发电执行单元、与所述蓄水储能发电执行单元连接的蓄水储能发电机、以及与所述蓄水储能发电机连接的第二输电回路；所述蓄水储能发电执行单元用于接收所述控制器的发电控制指令，启动所述蓄水储能发电机；所述蓄水储能发电机，用于将发出的电能通过所述第二输电回路输送至所述核电厂重要设备。

其中，所述蓄水储能发电执行单元包括位于所述蓄水储能发电机上游的第一阀门，和位于所述蓄水储能发电机下游的第二阀门和第三阀门，所述控制器用于分别控制打开所述蓄水储能发电机上下游对应的阀门，通过两条流通路径中的至少一个路径将所述蓄水储能发电机流出的水排出。

其中，所述蓄水储能系统还包括蓄水槽和若干输水管道；所述蓄水储能发电执行单元包括分别通过对应的输水管道连接在所述蓄水槽和蓄水储能发电机之间的所述第一阀门、连接在所述蓄水储能发电机和注水回路之间的所述第二阀门、以及连接在所述蓄水储能发电机和排水回路之间的所述第三阀门；所述控制器还用于在接收到在严重事故工况、现有应急电源处于无效工作状态信号时，打开第一阀门和第一流通路径上的第二阀门，通过控制所述第一阀门的打开使所述蓄水槽中输送至蓄水储能发电机，同时控制打开第二阀门将排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却；所述控制器还用于当堆芯不需要冷却情况下，控制打开第二流通路径上的第三阀门，维持所述蓄水储能发电机发电。

其中，所述控制器还用于实时检测堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，控制关闭所述第二阀门，同时所述打开第三阀门，将流过所述蓄水储能发电机的水通过排水回路排出。

其中，所述风光储能系统的蓄电池还用于在严重事故工况时、现有应急电源处于无效工作状态下向核电厂直流电源系统提供直流电源；现有应急电源包括柴油发电机，蓄电池组和厂外电源，现有应急电源的检测单元用于对所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源进行检测，在严重事故工况时、并且所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向所述控制器发送检测信号，通过所述控制器启动蓄水储能系统的发电。

其中，还包括塔体，所述塔体包括顶层、底层和位于所述底层和底层的中间层，所述风力发电机和太阳能电池板位于所述顶层，位于中间层的蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，第一蓄电池和第二蓄电池通过第一输电回路分别电连接至风力发电机和太阳能电池；位于顶层的蓄水槽上还设置有用于检测其内水位高低的水位检测仪，所述水位检测仪连接至所述控制器，用于在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，通过所述控制器控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至所述蓄水槽内。

另一方面，本发明还提供了一种核电厂应急电源系统的供电控制方法，包括如下步骤：

S1、现有应急电源的检测单元实时检测柴油发电机、蓄电池组和厂外电源的工作状态，在严重事故工况时、并且所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向控制器发送失电检测信号；

S2、风光储能系统为所述控制器提供电源，控制器发出发电控制指令启动蓄水储能系统进行发电，将发出的电能输送至所述核电厂重要设备，同时将蓄水储能系统内排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却。

其中，所述步骤S2进一步包括：

S21、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23、控制器同时控制打开第二阀门，将流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却；

S24、实时检测堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，控制关闭所述第二阀门，同时所述打开第三阀门，将流过所述蓄水储能发电机的水通过排水回路排出。

其中，所述步骤S2进一步包括：

S21’、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22’、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23’、控制器同时控制打开第二阀门和第三阀门，将部分流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却；同时将多余水通过所述第三输水管道排出作为循环用水；或者：所述控制器判断当堆芯不需要冷却情况下，控制关闭第二阀门，打开第三阀门，维持所述蓄水储能发电机发电。

其中，还进一步包括如下处理：实时检测所述蓄水槽内的水位高低，并将所述水位信号传送至控制器中，在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至所述蓄水槽内。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：提供一种执行核电厂安全功能的新型应急电源系统，在丧失厂外电源及应急柴油发电机时，甚至失去SBO柴油发电机及应对严重事故的蓄电池时可以为核电厂安全功能提供必要电力供应。日常维护及定期检查比柴油发电机方案更加经济便捷，且抗海啸、洪水能力优于柴油发电机设计方案。本系统利用风能，光能和水利发电多种途径作为安全系统的备用可替换电源，在所有柴油发电机均无法工作时，为电厂重要安全负载供电，保证电站正常停堆并缓解严重事故工况。通过特定设计，可在冷却系统失效或严重事故时为排热系统提供冷却水并进一步防止堆熔事件。本发明所提出的技术方案，应用于核电厂时可提升核电厂安全可靠性；可作为应急电源及防止堆熔的应急水源，并且与柴油机作为应急电源的方案相比，经济性较好，便于检修、试验和维修，提升了核电厂整体安全指标的同时兼备经济性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的核电厂应急电源系统结构示意图。

图2是本发明实施例一提供的另一核电厂应急电源系统结构示意图。

图3是本发明实施例一提供的核电厂应急电源系统的应急发电储能塔结构图。

图4是本发明实施例二提供的一种核电厂应急电源系统供电控制方法流程图。

具体实施方式

为了解决现有技术中所存在的成本高以及安全性差的问题，本发明旨在提供一种可有效利用风能，光能和水利发电等多种途径解决在严重事故工况时、现有应急电源处于无效工作状态情况下，提供了一种成本低廉且安全可靠的应急电源备用系统和控制方法，其核心思想是：提出一种核电厂应急电源系统的电源控制方法，采用相对成熟的水利发电技术，利用位于水箱水的重力冲刷水利发电机水轮，将势能转化为电能，使蓄水储能发电作为备用电源，并利用如风力、光伏发电新能源技术进行储能，不仅可以为系统内的控制器提供电源、还可以根据蓄电池的容量设计向核电厂直流电源系统提供直流电源。系统利用蓄水储能(结合风能、光能等新能源)的电力系统作为维持核电厂安全功能的备用应急电力系统。并且本发明根据实际项目需求进行设计，给出设计方法如系统组成、容量确定、系统规模等。蓄水槽容积、水利发电机容量及负荷加载顺序等应根据实际工程项目要求进行设计。

当失去厂外电源工况下作为应急柴油发电机可替代电源时，蓄水槽容积、水利发电机容量加载顺序可以参照应急柴油发电机设计。

当全厂失电工况下作为SBO柴油发电机可替代电源时，蓄水槽容积、水利发电机容量加载顺序可以参照SBO柴油发电机设计。

当严重事故工况下，可以作为备用电源，蓄水槽容积、水利发电机容量加载顺序可考虑参照SBO柴油发电机设计。并且严重事故导致堆芯冷却系统丧失，可能引起堆芯熔毁事故时将蓄水槽中用来发电的输水管道作为应急冷却水输入冷却回路，相关泵阀的动力及控制电源完全由蓄水储能发电系统提供，从而缓解或防止严重事故的发生。

应急发电储能塔及其内部系统部件应具备抗震、抗海啸、抗冲击等能力，具体设计要求需根据工程项目确定。若考虑本发明的应急电源系统设作为核电厂安全最后一道防线，可通过控制逻辑的设计，该控制逻辑可参照应急柴油机加载程序逻辑进行设计，将本发明中提到的应急电源系统作为最终应急电源系统。在完全丧失本发明应急电源系统之外所有电源(包括所有柴油发电机、蓄电池)时，通过新型应急电源系统自身供电控制泵阀，将蓄水槽中的冷却水注堆坑，从而防止或缓解堆熔事故发生。由于该冷却水系统及电源系统相对独立，实现安全功能可通过控制逻辑设计，在非人为干预情况下，达到安全功能的效果与非能动安全措施类似。通过上述技术方案的设计，解决了现有技术中在严重事故工况时、并且柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，通过风能，光能和水利发电等多种途径为严重事故工况时提供了安全保障。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种核电厂应急电源系统，参见图1，图1为本发明实施例一的装置结构图，该装置包括：连接现有应急电源100中的检测单元的控制器200，分别与控制器200连接的风光储能系统300和蓄水储能系统400，其中，控制器200，连接现有应急电源100的检测单元，用于控制检测单元实时检测现有应急电源100内不同供电单元的工作状态；风光储能系统200，连接控制器100，用于在严重事故工况时向控制器200提供电源；蓄水储能系统400，分别连接控制器200和核电厂重要设备，用于根据控制器200的发电控制指令执行蓄水储能发电；控制器200还用于在接收到现有应急电源处于无效工作状态下，控制蓄水储能系统400发电，蓄水储能系统400将发出的电能输送至核电厂重要设备。

结合附图2所示的核电厂应急电源系统，风光储能系统300包括风力发电机301、太阳能电池板302、第一输电回路303和蓄电池304，蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，第一蓄电池和第二蓄电池通过对应的第一输电回路分别与风力发电机301和太阳能电池板302电连接，风力发电机301可选择小型力发风电机，考虑到核电厂厂址通常依山傍海，风力及光能资源较好，因此利用小型风力发电机301及太阳能电池板302在白天和夜晚同时发电为第一和第二蓄电池储能。每一个蓄电池容量可根据实际需求设计，若不考虑为厂内其他系统供电，蓄电池容量可较小，可作为蓄水储能发电系统控制电源的备用电源。若考虑作为核电厂直流系统的备用电源，可将蓄电池容量适当加大，若不作为核电厂直流系统备用电源，则蓄电池容量只考虑作为蓄水储能发电系统控制电源的备用电源即可；若作为核电厂直流系统备用电源，蓄电池容量参照核电厂严重事故蓄电池容量设计；布置于蓄水储能发电机上层或下层。其中第一和第二蓄电池，均与控制器200连接，用于在严重事故工况时、现有应急电源丧失情况下，分别为控制器200提供电源；正常工作时，风能及太阳能通过小型风力发电机及太阳能电池板输送至蓄电池304进行储能。当严重事故工况时，蓄电池304优先为蓄水储能系统提供控制电源，包括阀门的开断，并根据设计要求，必要时作为核电厂直流电源系统的备用蓄电池为重要厂用设备供电。

蓄水储能系统400包括与控制器200连接的蓄水储能发电执行单元401、与蓄水储能发电执行单元401连接的蓄水储能发电机402、以及与蓄水储能发电机402连接的第二输电回路403；蓄水储能发电执行单元401用于接收控制器200的发电控制指令，启动蓄水储能发电机402；蓄水储能发电机402，用于将发出的电能通过第二输电回路403输送至核电厂重要设备。

进一步地，蓄水储能发电执行单元401包括位于蓄水储能发电机402上游的第一阀门401a(动力阀门1)，和位于蓄水储能发电机402下游的第二阀门401b(动力阀门2)和第三阀门401c(动力阀门3)，控制器200用于分别控制打开蓄水储能发电机402上下游对应的阀门，通过两条流通路径中的至少一个路径将蓄水储能发电机402流出的水排出。另一个实施例方式，如果接入堆坑注水回路的水容量有要求，不需要很多水时，也可以通过控制器200控制同时打开两条流通路径排出蓄水储能发电机402流出的水。

进一步地，结合附图3所示，蓄水储能系统400还包括依次连接的蓄水槽404，第一输水管道405，第一阀门401a连接在第一输水管道上，第二输水管道406，蓄水储能发电机402和第二阀门401b依次连接在第二输水管道406上，第三输水管道407，第三阀门401c连接在第三输水管道407上；根据附图3上的一个实施例的布置方式为：第一阀门401a(动力阀门1)，连接在蓄水槽和蓄水储能发电机之间、第二阀门401b(动力阀门2)连接在蓄水储能发电机和注水回路之间、第三阀门401c(动力阀门3)连接在所述蓄水储能发电机和排水回路之间；控制器200还用于在接收到在严重事故工况、现有应急电源处于无效工作状态信号时，打开第一阀门和第一流通路径上的第二阀门，通过控制第一阀门的打开使蓄水槽中输送至蓄水储能发电机，同时控制打开第二阀门将排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却；通过这样的设计方案，不仅提供水利发电，还将从发电机中排出的水充分利用，在完全丧失新型应急电源系统之外所有电源(包括所有柴油发电机、蓄电池)时，通过本发明的应急电源系统自身供电控制泵阀，将蓄水槽中的冷却水注堆坑，从而防止或缓解堆熔事故发生。同时，本发明的另一个实施例还可以设计为：在堆芯上设置一个可以检查堆芯温度的温度检测仪，将检测的温度信号实时发送给控制器200中，控制器200还用于实时接收检测的堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，堆芯不需要冷却情况下，控制关闭第一流通路径上的第二阀门，同时打开第二流通路径的第三阀门，将流过蓄水储能发电机的水通过排水回路排出并维持蓄水储能发电机发电。这里堆芯的预设阈值被保存在控制器内的存储单元中，用于在需要时调取进行比对判断。

参见图2所示，风光储能系统的蓄电池304还用于在严重事故工况时、现有应急电源处于无效工作状态下向核电厂直流电源系统提供直流电源；为核电安全提供了更进一步的保证。现有应急电源100包括柴油发电机，蓄电池组和厂外电源，现有应急电源的检测单元分别连接柴油发电机，蓄电池组和厂外电源，用于对柴油发电机、蓄电池组和厂外电源进行实时检测，在严重事故工况时、并且柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向控制器发送检测信号，通过控制器启动蓄水储能系统的发电。

结合附图3，本发明的核电厂应急电源系统还包括塔体，塔体包括顶层、底层和位于所述底层和底层的中间层，风力发电机301和太阳能电池板302位于所述顶层，位于中间层的蓄电池304包括第一蓄电池和第二蓄电池，第一蓄电池和第二蓄电池通过第一输电回路(结合附图2)分别电连接至风力发电机和太阳能电池；位于顶层的蓄水槽上还设置有用于检测其内水位高低的水位检测仪(附图上未显示)，水位检测仪电连接至控制器200，用于在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，通过控制器200控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至蓄水槽404内。

塔体作为备用应急发电系统的建筑结构主体，应急发电储能塔需要为蓄水储能发电系统，风光互补发电系统，冷却水输送回路，冷却水排除回路提供必要的布置空间。具体结构见图3，其中塔身高度、蓄水槽布置高度、水利发电机布置高度等应根据实际设计需求计算调整。风力发电机301和太阳能电池板302被固定安装在塔体的顶层位置上，固定连接方式可以是通过现有技术中的任一种方式，此处不做赘述。蓄水槽404被设置在塔体的顶层或者是相对较高位置上，已提供足够的高度产生使水有足够的动力冲刷发电机内的水轮。实际应用中，根据实际电源设计参数及蓄水能力，水力发电机可能需配备变速齿轮。输水管道流出的水将根据设计要求，通过冷却水输送回路作为备用冷却水在严重事故工况下冷却堆芯热量或通过冷却水排除回路排出；水利发电机中的电能通过输电回路为核电厂内重要设备供电。蓄水槽404的底部连接有第一输水管道405，第一输水管道405上设有动力阀门1，蓄水储能发电机402和动力阀门2依次连接在第二输水管道406上，将排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却；动力阀门3连接在第三输水管道407上作为排水回路输出水源。其中蓄电池分为两个，分别设置在塔体的中层位置，用于为控制器，核电厂直流电源设备提供电能，塔体的底部侧壁上分别开设有贯穿对应输水管道的开口，并且为了可以循环使用排出的水源，还可以将通过排水回路排出的水收集后，在电能充裕情况时通过水泵打入蓄水槽404以循环使用

本发明另一个实施例中，多个预设条件(包括堆芯温度信号阈值和水位信号值等)可预先存储在存储模块中，计算模块在接收到各自的信号后调取和对比各自的预设条件，并进行判断，若蓄水槽中的水位信号低于临界水位，该临界水位是在判断其水源压力不足以推动发电机中的水轮转动时，进行报警，控制器对水泵进行控制泵水至蓄水槽中。

实施例二

本发明实施提供了一种核电厂应急电源系统的供电控制方法，适用于实施例一所示的核电厂应急电源系统，参见图4，该方法包括：

S1、现有应急电源的检测单元实时检测柴油发电机、蓄电池组和厂外电源的工作状态，在严重事故工况时、并且所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向控制器发送失电检测信号；

S2、风光储能系统为所述控制器提供电源，控制器发出发电控制指令启动蓄水储能系统进行发电，将发出的电能输送至所述核电厂重要设备，同时将蓄水储能系统内排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却。

其中一个实施例中，步骤S2进一步包括：

S21、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23、控制器同时控制打开第二阀门，将流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却。

所述步骤S23之后还包括如下步骤：

S24、实时检测堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，控制关闭所述第二阀门，同时所述打开第三阀门，将流过所述蓄水储能发电机的水通过排水回路排出。

其中，另一个发明实施例中，步骤S2进一步包括：

S21’、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22’、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23’、控制器同时控制打开第二阀门和第三阀门，将部分流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却；同时将多余水通过所述第三输水管道排出作为循环用水；或者：所述控制器判断当堆芯不需要冷却情况下，控制关闭第二阀门，打开第三阀门，维持所述蓄水储能发电机发电。

进一步包括如下处理：实时检测所述蓄水槽内的水位高低，并将所述水位信号传送至控制器中，在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至所述蓄水槽内。

在另一个实施例中，本发明控制方法还包括：在蓄水储能发电机提供电力时，发电机排出的水，可以进行自动切换是通过第一流通路径还是第二流通路径。实现方式是：可以控制同时打开第二阀门和第三阀门或者是根据实际现场需要选择性地打开其中一个阀门，若堆芯需要冷却水时，通过第一流通路径将蓄水储能系统内排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却时；控制器实时接收堆芯的实际温度信号，控制器根据实际温度信号与预设阈值比较，如果实际温度信号满足要求、不需要对堆芯进行冷却时，通过连接至控制器的切换开关来选择切换至第二输送路径排水，这样可以保证为堆芯提供需要的冷却水源。

需要说明的是：上述实施例提供系统在控制方法实现时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的系统和方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例的描述，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中。上面所提到的控制或者实现的切换功能都是通过控制器实现，控制器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。上面所提到的存储器可以是终端内置的存储设备，例如硬盘或内存。本发明系统还包括了存储器，存储器也可以是系统的外部存储设备，插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。存储器还可以既包括系统的内部存储单元，也包括外部存储设备，用于存储计算机程序以及所需的其他程序和信息。存储器还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的信息。

综上所述，本发明通过增设应急发电储能塔和设置在应急发电储能塔上的蓄水储能发电系统和风光互补储能系统，应急发电储能塔需要为蓄水储能发电系统，风光互补发电系统，冷却水输送回路，冷却水排除回路提供必要和合理的布置空间，并且充分利用风力、光伏发电绿色能源技术进行储能，结合相对成熟的水利发电技术，利用位于水箱水的重力冲刷水利发电机水轮，将势能转化为电能，使蓄水储能发电作为备用电源，并可为核电厂系统内的重要设备提供直流电源，利用风能，光能和水利发电多种途径作为安全系统的备用可替换电源，在所有柴油发电机均无法工作时，为电厂重要安全负载供电，保证电站正常停堆并缓解严重事故工况。通过特定设计，可在冷却系统失效或严重事故时为排热系统提供冷却水并进一步防止堆熔事件。本发明所提出的技术方案，应用于核电厂时可提升核电厂安全可靠性；可作为应急电源及防止堆熔的应急水源，并且与柴油机作为应急电源的方案相比，经济性较好，便于检修、试验和维修，提升了核电厂整体安全指标的同时兼备经济性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种核电厂应急电源系统，用于在丧失现有应急电源时为核电厂重要设备提供电力，其特征在于，所述系统包括：

控制器，连接现有应急电源的检测单元，用于控制所述检测单元实时检测现有应急电源的工作状态；

风光储能系统，连接所述控制器，用于在严重事故工况时向所述控制器提供电源；

蓄水储能系统，分别连接所述控制器和核电厂重要设备，用于根据控制器的发电控制指令执行蓄水储能发电；

所述控制器还用于在接收到现有应急电源处于无效工作状态下，控制所述蓄水储能系统发电，所述蓄水储能系统将发出的电能输送至所述核电厂重要设备；

所述风光储能系统的蓄电池还用于在严重事故工况时、现有应急电源处于无效工作状态下向核电厂直流电源系统提供直流电源；现有应急电源包括柴油发电机，蓄电池组和厂外电源，现有应急电源的检测单元用于对所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源进行检测，在严重事故工况时、并且所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向所述控制器发送检测信号，通过所述控制器启动蓄水储能系统的发电；

所述蓄水储能系统包括与所述控制器连接的蓄水储能发电执行单元、与所述蓄水储能发电执行单元连接的蓄水储能发电机；所述蓄水储能发电执行单元包括位于所述蓄水储能发电机上游的第一阀门，和位于所述蓄水储能发电机下游的第二阀门和第三阀门；所述控制器用于分别控制打开所述蓄水储能发电机上下游对应的阀门，通过两条流通路径中的至少一个路径将所述蓄水储能发电机流出的水排出；

所述蓄水储能系统还包括蓄水槽和若干输水管道；所述蓄水储能发电执行单元包括分别通过对应的输水管道连接在所述蓄水槽和蓄水储能发电机之间的所述第一阀门、连接在所述蓄水储能发电机和注水回路之间的所述第二阀门、以及连接在所述蓄水储能发电机和排水回路之间的所述第三阀门；

所述控制器还用于在接收到在严重事故工况、现有应急电源处于无效工作状态信号时，打开所述第一阀门和第一流通路径上的所述第二阀门，通过控制所述第一阀门的打开使蓄水储能系统的蓄水槽中输送至蓄水储能发电机，同时控制打开第二阀门将排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却；

所述控制器还用于当堆芯不需要冷却情况下，控制打开第二流通路径上的所述第三阀门，维持所述蓄水储能发电机发电。

2.根据权利要求1所述系统，其特征在于，所述风光储能系统包括风力发电机、太阳能电池板、第一输电回路和蓄电池，所述蓄电池通过第一输电回路分别与风力发电机和太阳能电池板连接，所述风力发电机和太阳能电池板用于在白天和黑夜同时发电为所述蓄电池储能；所述蓄电池，与所述控制器连接，用于在严重事故工况时、现有应急电源丧失情况下，为所述控制器提供电源；

所述蓄水储能系统还包括与所述蓄水储能发电机连接的第二输电回路；所述蓄水储能发电执行单元用于接收所述控制器的发电控制指令，启动所述蓄水储能发电机；所述蓄水储能发电机，用于将发出的电能通过所述第二输电回路输送至所述核电厂重要设备。

3.根据权利要求2所述系统，其特征在于，所述控制器还用于实时检测堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，控制关闭所述第二阀门，同时所述打开第三阀门，将流过所述蓄水储能发电机的水通过排水回路排出。

4.根据权利要求2所述系统，其特征在于，还包括塔体，所述塔体包括顶层、底层和位于所述底层和底层的中间层，所述风力发电机和太阳能电池板位于所述顶层，位于中间层的蓄电池包括第一蓄电池和第二蓄电池，第一蓄电池和第二蓄电池通过第一输电回路分别电连接至风力发电机和太阳能电池；

位于顶层的蓄水槽上还设置有用于检测其内水位高低的水位检测仪，所述水位检测仪连接至所述控制器，用于在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，通过所述控制器控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至所述蓄水槽内。

5.一种核电厂应急电源系统的供电控制方法，利用如权利要求1所述的核电厂应急电源系统，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、现有应急电源的检测单元实时检测柴油发电机、蓄电池组和厂外电源的工作状态，在严重事故工况时、并且所述柴油发电机、蓄电池组和厂外电源都失去供电时，向控制器发送失电检测信号；

S2、风光储能系统为所述控制器提供电源，控制器发出发电控制指令启动蓄水储能系统进行发电，将发出的电能输送至所述核电厂重要设备，同时将蓄水储能系统内排出的水作为备用冷却水通过注水回路对堆芯热量进行冷却；

所述蓄水储能系统包括依次连接的蓄水槽，第一输水管道，连接在第一输水管道上的第一阀门，第二输水管道，连接在第二输水管道上的蓄水储能发电机和第二阀门，第三输水管道，连接在第三输水管道上的第三阀门，所述步骤S2进一步包括：

S21、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23、控制器同时控制打开第二阀门，将流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤S23之后还包括如下步骤：

S24、实时检测堆芯的实际温度信号，若判断实际温度在阈值范围之下，控制关闭所述第二阀门，同时所述打开第三阀门，将流过所述蓄水储能发电机的水通过排水回路排出。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述蓄水储能系统包括依次连接的蓄水槽，第一输水管道，连接在第一输水管道上的第一阀门，第二输水管道，连接在第二输水管道上的蓄水储能发电机和第二阀门，第三输水管道，连接在第三输水管道上的第三阀门，所述步骤S2进一步包括：

S21、现有应急电源处于无效工作状态下，控制器控制打开第一阀门，通过第一输水管道和第二输水管道使所述蓄水槽的水输送至蓄水储能发电机；

S22、输送至蓄水储能发电机的水冲刷发电机内的水轮，将水的重力势能转化为电能，将发出的电能输送至核电厂重要设备；

S23、控制器同时控制打开第二阀门和第三阀门，将部分流过所述蓄水储能发电机内水作为备用冷却水通过第二输水管道对堆芯热量进行冷却；同时将多余水通过所述第三输水管道排出作为循环用水；

或者：所述控制器判断当堆芯不需要冷却情况下，控制关闭第二阀门，打开第三阀门，维持所述蓄水储能发电机发电。

8.根据权利要求5－7任一所述的方法，其特征在于，还进一步包括如下处理：实时检测所述蓄水槽内的水位高低，并将所述水位信号传送至控制器中，在检测到蓄水槽内水位低于预设值时，控制核电厂内部电力系统将冷却水通过水泵传输至所述蓄水槽内。

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