CN114844129A - 一种反应堆供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应堆供电系统，涉及反应堆供电技术领域，包括交流电力系统和直流电力系统，交流电源系统包括常规交流系统和备用电源系统，常规交流电源系统包括高压母线、中压母线、低压母线及其变压设备，其中中压母线为可选设备，备用交流电源系统由柴油发电机和辅助交流电源系统组成。本发明结合小型堆非能动系统设计，可取消当前反应堆中安全级的交直流供电系统设计，厂外电耦合海水淡化、电解制氢等负载供电，或作为基荷能源用于风光互补，以用于专用负载的供电，如海岛供电等，实现核能综合利用，可有效降低小堆核电成本，提升经济性，同时拓宽核能的应用空间。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆供电技术领域，具体为一种反应堆供电系统。
背景技术
目前清洁化低碳化已成为全球能源发展的主基调，我国正积极推动能源转型，其中核能在清洁能源体系中起着关键作用，并且与其他清洁能源协同发展的局面正在加快形成；随着风电、光伏等清洁能源的快速发展，需要稳定的基荷能源与其互补发展，核能由于其输出稳定性非常适合与风光互为补充；
其中，小型反应堆由于其模块化、应用场景灵活等特征，小型反应堆研发已受到国内外的重点关注；根据国际原子能机构的定义，小型反应堆一般指300MWe以下功率的堆型，一般采用模块化设计，部署相对灵活，建造资金成本相对较低；先进小型堆通常采用非能动设计，对于小型堆的事故缓解，事故后保护系统相关设备的供电也非常重要，事故后可靠的供电能够有效缓解事故后果；
传统的反应堆供电系统设计，应用场景单一，设计中都会采用安全级部分供电电源，电厂建造和运行的经济性将受到影响，影响反应堆的安全性，影响核能的应用空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种反应堆供电系统，一方面大幅增加安全性的同时提升了经济性，解决上述背景技术反应堆安全性和经济性的相关问题；另一方面，大幅拓宽核能的应用空间。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种反应堆供电系统，包括交流电力系统和直流电力系统，交流电源系统包括常规交流系统和备用电源系统，常规交流电源系统包括高压母线、中压母线、低压母线及其变压设备，其中中压母线为可选设备，备用交流电源系统由柴油发电机和辅助交流电源系统组成；直流电源系统包括充电器、直流母线、可靠蓄电池、常规蓄电池和备用蓄电池。
优选的，所述交流电力系统和直流电力系统均为非安全级电力系统。
优选的，所述高压母线负载由多个小型堆模块主发电机进行供电，高压母线变压后向低压负载供电，高压母线由配套发电机进行供电。
优选的，所述常规交流电源不可用时，低压母线由柴油发电机供电，低压母线通过充电器供电直流母线。
优选的，所述备用蓄电池包括燃料电池或移动电源，其中燃料电池用氢由电解制氢提供。
优选的，所述可靠蓄电池在电厂正常运行期间和丧失交流电源后，通过直流母线为指定的电厂负荷(电厂公用负载和各模块保护系统)提供连续的电源。
优选的，所述常规蓄电池主要用于向投资保护和支持发电功能的相关负载供电，电力在多个小型堆模块之间共享，常规蓄电池的充电由充电器或备用直流电源通过直流母线供电。
优选的，所述柴油发电机在正常交流电源不可用的情况下，通过向低压母线供电来保持电池电量。
优选的，所述柴油发电机不可用时启动备用直流电源，通过直流母线为可靠蓄电池和常规蓄电池提供电力。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过多小型堆模块联动，互为备用，同时耦合外电网、柴油机、燃气轮机发电机以及备用蓄电池，有效实现电源的可靠性和安全性；
2、本发明结合小型堆非能动系统设计，可取消当前反应堆中安全级的交直流供电系统设计，厂外电耦合海水淡化、电解制氢负载供电，或作为基荷能源用于风光互补，以用于专用负载的供电，如海岛供电，实现核能综合利用，可有效降低小堆核电成本，提升经济性，同时拓宽核能的应用空间。
附图说明
图1为本发明正视结构示意图。
图中：100、交流电源系统；105、备用交流电源系统；110、常规交流电源系统；115、柴油发电机；120、辅助交流电源；125、配套发电机；130、高压母线；140、低压母线；200、直流电源系统；205、备用蓄电池；210、充电器；220、直流母线；225、常规蓄电池；230、可靠蓄电池；235、电厂公用负载；240、各模块保护系统负载；300、外电网；310、微电网；320、专用负载；400、小堆模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
该电力系统不依赖外电网，可将反应堆设置在厂外输电网不可用或厂外输电网可靠性较低的位置，电力系统可向外电网、海水淡化、电解制氢、储能负载供电，或作为基荷能源用于风光互补，以用于专用负载的供电，如海岛供电，实现核能综合利用；电厂正常运行情况下，厂内交流电源由多个小堆模块通过高压母线提供，电厂停堆期间，外电网、微电网或者辅助交流电源(如燃气轮机)可通过高压母线向厂内交流电力系统供电。
一种反应堆供电系统，包括交流电力系统和直流电力系统，均为非安全级电力系统；
交流电源系统包括常规交流系统和备用电源系统，常规交流电源系统包括高压母线、中压母线、低压母线及其变压设备，其中中压母线为可选设备，正常情况下，高压母线负载由多个小堆模块主发电机进行供电，高压母线变压后向低压负载供电；此外，高压母线由配套发电机进行供电，配套发电机如燃气轮机；
备用交流电源系统由柴油发电机和辅助交流电源系统组成；其中柴油发电机的数量根据需求确定，柴油发电机供电低压母线，低压母线通过充电器供电直流母线；
辅助交流电源系统根据厂址确定，如使用燃气轮机发电，在厂外电不可用的情况下为小堆模块的冷启动提供所需电力；以及电厂运行过程中所有主发电机和厂外电同时中断的极不可能情况下，为小堆模块的正常停机和冷却提供电力；
直流电力系统包括充电器、直流母线、可靠蓄电池、常规蓄电池和备用蓄电池，备用蓄电池如燃料电池或移动电源，其中如燃料电池或移动电源，可靠蓄电池在电厂正常运行期间和丧失交流电源后，通过直流母线为指定的电厂负荷(电厂公用负载和各模块保护系统)提供连续的电源。
常规蓄电池可为所有小堆模块的非安全相关负载提供电力，如支持投资保护和发电功能的相关负载，常规蓄电池也通过直流母线进行充电；
柴油发电机在直流蓄电池正常充电电源不可用的情况下，通过向低压母线供电来保持电池电量，当柴油发电机不可用时，可以启动备用直流电源，为可靠蓄电池和常规蓄电池提供电力。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种反应堆供电系统，其特征在于，包括交流电力系统和直流电力系统，交流电源系统包括常规交流系统和备用电源系统，常规交流电源系统包括高压母线、中压母线、低压母线及其变压设备，备用交流电源系统由柴油发电机和辅助交流电源系统组成；直流电力系统包括充电器、直流母线、可靠蓄电池、常规蓄电池和备用蓄电池。高压母线上游连接至外电网、各模块汽轮发电机和辅助交流电源，下游高压母线通过变压装置依次连接至中压母线、低压母线。低压母线上游同时连接柴油发电机作为备用电源，下游通过充电器连接至直流母线向其供电。直流母线上游是备用直流电源；下游连接至常规蓄电池、可靠蓄电池、电厂公用负载以及各模块保护系统。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述交流电力系统和直流电力系统均为非安全级电力系统。
3.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述高压母线负载由多个小堆模块主发电机进行供电，高压母线变压后向低压负载供电，高压母线由配套发电机或外电网进行供电。
4.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述常规交流电源不可用时，低压母线由柴油发电机供电，低压母线通过充电器供电直流母线。
5.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述备用蓄电池包括燃料电池或移动电源，其中燃料电池用氢由电解制氢提供。
6.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述可靠蓄电池在电厂正常运行期间和丧失交流电源后，通过直流母线为指定的电厂负荷(电厂公用负载和各模块保护系统)提供连续的电源。
7.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述常规蓄电池主要用于向投资保护和支持发电功能的相关负载供电，电力在多个小堆模块之间共享，常规蓄电池的充电由充电器或备用直流电源通过直流母线供电。
8.根据权利要求1所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述柴油发电机在常规交流电源不可用的情况下，通过向低压母线供电来保持电池电量。
9.根据权利要求1或8所述的一种反应堆供电系统，其特征在于，所述柴油发电机不可用时启动备用直流电源，为可靠蓄电池和常规蓄电池提供电力。
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