當前的美國核電站，對電網的穩定性有沒有貢獻，貢獻是什么？要回答這個問題，需要依次回答如下更低一層級的問題，包括：現代商業核電站如何應對周圍環境的不斷變化？它們如何響應電網的擾動甚至中斷？ 它們是否賦予和提高了電網抵消異常、適應異常和快速恢復的能力？他們是否增強了電網面臨擾動的能力，以便給客戶輸電時做到斷電風險的最小化？這些問題的答案會深入的揭示當今美國核電站對電網穩定貢獻出的真正價值。
 
在許多方面，某一特定核電站對電網異常的響應，將取決于電廠層面的特定問題，包括核電站與電網的接口方式以及接口外側的電網結構。圖1是一種高度簡化但通用的描述，說明了美國典型核電站與外部環境的接口。電網異常可能出現在圖中右側所描述的“核電站-電網”接口中的一個、幾個，或者所有三個（即，主變壓器UAT、為核電調試和啟動供電的變壓器SUT和安全專設變壓器ESF）。核電對電網異常的響應,尤其是在短期內,會受哪個“核電站-電網”接口被涉及、電網異常具體特點的嚴重影響。
     
A. 當今美國核電站對預期內電網異常的響應
 
對于核電運營者得到預先通知、知曉電網會產生擾動的情況，當前的電站運營者可以采取謹慎的提前行動來保護電廠。這種預先通知可能通過聯邦警報發出，源自于空間氣象、核電廠監管、數據采集系統（SCADA）或其他。理論上，核電運營者作出的反應有四種方式：
 
1. 觀望等待：保持電廠正常運行，但進入高度的警備狀態。采取施預防性和謹慎措施，確保電廠做好了準備，一旦電廠面臨無法化解的外部條件，迅速采取如下所述其他三項反應中的一項。
 
2. 手動降負荷或切負荷：降低核電站功率，但通過電力傳輸線與電網保持連接，維持廠外電源與電廠開關站相連。電站在較低功率水平上持續運行，同時盡一切努力最大化和維持對周圍情況的清醒認識。
 
3. 啟動孤島運行模式：電廠操作人員降低反應堆功率，并解列電廠與電網。[目前的NRC監管中不允許這種運行模式，但至少在歐洲一些核電廠已經采用過了(實際上也是必要的）。正如后面所討論的，許多、可能是大多數的美國核電廠設計中沒有考慮真正的孤島運行模式。] 孤島運行模式下，核電廠功率盡可能降低至廠用電的負荷水平，同時要滿足電廠穩定運行的需要。由于運行穩定性問題和這種運行對電廠設施（主凝汽器系統、給水系統等）產生的壓力等原因，大功率反應堆的核電廠很難長期維持這種低功率運行。
 
4. 手動停機：如果有理由相信預期的電網異常可能導致場外電源失效（LOOP），電廠操作人員將手動關閉電廠（反應堆停機），并將其過渡到正常停機后的余熱導出狀態，可能同時還要結合主動措施，讓某些必要的點與廠內柴油發電機電源系統相連接。如果預期的電網異常要求電廠快速響應，為了避免讓核電廠發生可能和不必要的緊急切換，核電廠可能會選擇采取這項行動。
 
選擇采用這四個行動的哪一個，取決于幾種因素，例如：提給電廠操作員的預期異常特性和時間、對核電廠和設備造成直接損失的可能性，或（在電網斷電的情況下）核電廠喪失廠外電源的時間等。除觀望等待外，任何操作都會導致核電廠損失部分或全部發電容量，損失的發電時間取決于核電廠對電網異常的個體響應，也取決于電網其他參與者的響應。
 
B. 當今美國核電站對預期外電網異常的響應
 
和已有預期的電網異常不同，電廠最初感知到預期外的異常，是通過其與電網接口中的一個或多個異常（電壓和頻率擾動、相位角/功率因子異常、負載擾動等）。“核電廠-電網”接口見圖1。核電廠對這種事件的初期響應，取決于最初感知的形式：哪個“核電廠-電網”接口檢測到異常，具體的異常參數（負載或發電電壓、頻率、相位角的擾動，功率因子和實際/無功功率擾動，等等）。需要注意的是，在電網完全斷電的情況下，下面討論的所有三個瞬態響應都將發展到所謂的喪失廠外電源事件（LOOP）：
 
1. 部分甩負荷：甩負荷是指電廠發電機終端的電力需求突然減少（見圖1）。這類事件可能是由于輸電線路故障或電網子網之間的互連線中斷造成的。雖然對于美國燃燒工程公司（Combustion Engineering）設計的一些第二代輕水堆核電廠，在設計時考慮了在不停堆的情況下承受85%或更大的甩負荷，實際上美國核電廠通常通過降低功率（降負荷）和在必要時向機組主凝汽器排放多余蒸汽，能夠處理高達50%~的甩負荷[前提是此時交流電（AC）電源仍然可用，能夠驅動冷凝器二次側的供水泵]。
 
2. 完全甩負荷：這種模式下，核電廠可能經歷一個瞬間或短期的部分甩負荷，但迅速發展為完全（100%）甩負荷，即核電廠發電機終端最終反饋完全失去負荷（見圖1）。這種失去負荷，可能是幾乎沒有預先警告的突然襲擊。對于失去負荷，核電廠正常反應是斷開發電機出口斷路器，隔離主發電機與電網。在這樣的情況下，核電廠可能仍有機會迅速降低功率水平，至廠用電負荷所需，再次重申，前提是交流電源能夠驅動冷凝器二次側的供水泵。（很多人認為，美國只有少數一些核電廠設計了主發電機出口斷路器，能夠使機組與電網隔離，同時保持機組輔助變壓器的向電廠送電（見圖1）。因此，當前美國大多數核電廠可能無法切換到孤島運行模式。）在任何情況下，如果無法處理（快速）降功率和精準的平衡操作，反應堆將會停機。
 
3. 電壓和頻率擾動引起的反應堆停機：北美電網交流電頻率通常控制在±0.05Hz之內。剛開始電網異常或停電時，將引發電網系統內電壓和頻率的巨大變化，并伴隨負載脫機、有功功率或無功功率的供需不匹配，波及整個電網。核電廠的電壓限制比許多區域輸電運營者采用的標準的電網電壓限制更嚴格。核電廠通過幾種途徑感知電網電壓和頻率。電網電壓和頻率的變化，導致核電廠汽輪發電機內產生電磁應力，原因在于發電機會試圖與電網保持同步。這些電網電壓和頻率的擾動，也直接影響被交流電機驅動的泵的轉速，這些泵用于循環冷卻水（通過反應堆、對于壓水堆還通過蒸汽發生器）、反應堆冷凝器給水等。電網電壓和頻率擾動會顯著影響電廠的熱力學平衡。
 
美國核電廠（特別是西屋和燃燒工程公司設計的核電廠）的核心保護計算器（CPC）系統，對電網頻率擾動引起的反應堆冷卻劑泵轉速的變化非常敏感和不耐受，比典型的歐洲第二代輕水堆（LWR）的設計更加敏感。此外，大多數交流電機驅動的泵都受斷路器的保護，由于擾動可能會導致電流過大而引發電機過熱，這些斷路器會在不可接受的電壓和頻率擾動下自行斷開。（然而，正如剛才所說，CPC系統幾乎肯定會在反應堆冷卻劑泵的保護啟動導致反應堆停機之前直接觸發反應堆停機。）這些保護系統的容忍區間相對較窄。考慮到所有這些設計特性，過高的電網電壓和頻率擾動將觸發核電廠保護系統快速觸發反應堆停機，并將其過渡到停機后受廠內交流電源或廠外電源供電冷卻的狀態。
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