核電廠通常以滿負(fù)荷運(yùn)行或根本不運(yùn)行。然而，這些工廠具有適應(yīng)不斷變化的電力需求的技術(shù)能力，從而更好地適應(yīng)風(fēng)能或太陽能等可再生能源。

美國能源部(DOE)阿貢國家實(shí)驗(yàn)室和麻省理工學(xué)院的研究人員最近探討了這樣做的好處。研究人員表示，如果核電站以更靈活的方式發(fā)電，這些電廠可以降低消費(fèi)者的電費(fèi)，增加可再生能源的使用，提高核能的經(jīng)濟(jì)性，并有助于減少溫室氣體的排放。

這項(xiàng)新研究“為我們提供了工具，可以進(jìn)一步探索靈活核電運(yùn)營的潛在好處，同時可以與更多可再生能源發(fā)電源共同發(fā)揮作用......” - 麻省理工學(xué)院能源倡議研究員Jesse Jenkins

該團(tuán)隊(duì)探討了核電廠靈活運(yùn)營的技術(shù)限制，并介紹了一種新方法，以模擬這些挑戰(zhàn)如何影響電力系統(tǒng)的運(yùn)行方式。“靈活的核電運(yùn)營是'雙贏'，降低電力系統(tǒng)運(yùn)營成本，增加核電廠所有者的收入，并大幅減少可再生能源的削減

Argonne能源系統(tǒng)部門的主要能源系統(tǒng)工程師Audun Botterud對第一次“這項(xiàng)研究評估并證明靈活核操作在美國現(xiàn)實(shí)電力系統(tǒng)中受高變異性挑戰(zhàn)的潛在價值”感到鼓舞?？稍偕茉窗l(fā)電。“

該研究有助于消除長期以來的觀點(diǎn)，即核電廠必須以“基本負(fù)荷”模式運(yùn)行，在線上時以最大額定容量產(chǎn)生電力。研究小組發(fā)現(xiàn)，核電廠甚至可以動態(tài)響應(yīng)每小時電力市場價格和二至二頻率調(diào)節(jié)需求。包含可再生能源的電力系統(tǒng)必須更加靈活，以便始終平衡供需。法國，德國和其他國家的核電運(yùn)營商都熟悉這種方法，但在美國卻不那么熟悉。

研究人員在應(yīng)用能源文章和核技術(shù)出版的同伴論文中開發(fā)了由核反應(yīng)堆動力學(xué)和燃料輻射循環(huán)引起的物理引起的操作約束的數(shù)學(xué)表示。然后，跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)將新方法與電力系統(tǒng)仿真模型相結(jié)合，以評估發(fā)電廠的總發(fā)電成本，市場價格和由此產(chǎn)生的收入，假設(shè)核能靈活性不同。

“與其他發(fā)電機(jī)相比，核電站受一系列不同的原則支配，我們的方法可以在電力系統(tǒng)和電力市場的分析中表現(xiàn)出這些關(guān)系，”該項(xiàng)目的首席研究員，校長弗朗西斯科·甘達(dá)說。 Argonne的核科學(xué)與工程部門的核工程師。

通過靈活，工廠操作員可以降低電力系統(tǒng)的總體運(yùn)營成本。例如，當(dāng)可再生能源廣泛可用時，運(yùn)營商可以產(chǎn)生更少的核能。然后，核電廠可利用其閑置產(chǎn)能銷售有價值的“運(yùn)營儲備”，或快速改變電力輸出的能力，以幫助電網(wǎng)運(yùn)營商在發(fā)生意外事件時重新平衡供需，例如發(fā)電廠故障或需求預(yù)測錯誤。

這種靈活性可以通過增加電力市場的收入和降低可變的運(yùn)營和維護(hù)成本來提高核電站的盈利能力?？傮w而言，核電廠的靈活性還有助于整合更多的風(fēng)能和太陽能資源，并減少化石燃料發(fā)電能源和相關(guān)二氧化碳排放的產(chǎn)生。

麻省理工學(xué)院能源倡議的研究員Jesse Jenkins指出，研究人員的建模方法和研究“如何為我們提供工具，以進(jìn)一步探索靈活核操作的潛在益處，同時與該途徑中可變來源的可變來源共享更多走向低碳電力供應(yīng)。“