همانطور که انتقال انرژی جهانی سرعت می بخشد، ادغام سهام بالا از منابع انرژی تجدید پذیر متغیر (VRE) مانند باد و خورشیدی یک چالش اساسی را ارائه می دهد: چگونه برای حفظ یک شبکه برق پایدار و قابل اعتماد هنگامی که نسل با آب و هوا و زمان روز نوسان می کند، در حالی که ذخیره سازی باتری، پاسخ و اتصال شبکه همه نقش بازی می کنند، راکتورهای هسته ای یک سهم منحصر به فرد و به فرد برای ایجاد توانایی شبکه های انرژی پایدار، انعطاف پذیر و پایدار، در ساخت نیروگاه های انرژی های انرژی پایدار، و انعطاف پذیر، و انعطاف پذیر، ارائه می دهند.

چالش بین المللی در شبکه های برق مدرن

اپراتورهای شبکه باید به طور مداوم تعادل عرضه و تقاضا در زمان واقعی. فرکانس جریان متناوب باید در یک باند باریک باقی بماند (معمولا 50 یا 60 هرتز ± کسری از یک درصد) هنگامی که خروجی تجدید پذیر به دلیل پوشش ابر کاهش می یابد، باد lulls، یا شب، دیگر ژنراتورها باید فوراً به جلوگیری از خاموشی افزایش یابد.

راه حل های سنتی شامل گیاهان اوج حرارت طبیعی گاز است که می تواند به سرعت شروع شود اما CO2 را منتشر می کند و ذخیره سازی هیدرو را پمپ می کند که به طور جغرافیایی محدود است. ذخیره سازی باتری به سرعت در حال گسترش است، اما برای ذخیره سازی چند روزه یا فصلی گران است، علاوه بر این، این، این عدم انعطاف پذیری ارائه شده توسط چرخش توربین ها در نیروگاه های برق معمولی - که به انحرافات کمک می کند - از دست می رود زمانی که این کمبود های تجدید پذیر در معرض خطر بی ثباتی افزایش می یابد.

چگونه Reactors هسته ای ثبات شبکه را فراهم می کنند

نیروگاه های هسته ای از نظر تاریخی به عنوان واحدهای پایه کار کرده اند، که در ظرفیت کامل در اطراف ساعت اجرا می شوند، این خروجی ثابت پایه محکمی برای شبکه فراهم می کند، به ویژه در دوره های تولید کم انرژی، روایت که هسته ای به طور کامل غیر قابل انعطاف است، بسیاری از راکتورهای موجود در حال حاضر بارگیری - کاهش خروجی در زمان کم تقاضا و شیب در کشورهایی مانند منابع هسته ای در حدود 70٪.

قابلیت اطمینان و Inertia

نیروگاه های هسته ای عوامل در دسترس بودن بالا را ارائه می دهند - اغلب بالاتر از 90٪ - و می توانند برای 18 تا 24 ماه بین قطع سوخت، کار کنند، این باعث می شود آنها ایده آل برای ارائه پورترهای پایه که انرژی های تجدید پذیر نمی توانند تضمین کنند، توربین های بخار در نیروگاه های هسته ای، واکنش های حیاتی را برای تثبیت فرکانس شبکه، بر خلاف باد و خورشیدی، که از طریق اینورتر هایی که جدا از توربین های شبکه هسته ای، به طور مستقیم به خرید منابع حیاتی برای پاسخ می دهند، به سایر منابع حیاتی برای پاسخ دهند، به سایر منابع حیاتی، اتصال می دهند.

قابلیت های پیش رو در طراحی های مدرن

بیشتر راکتورهای آب نوری می توانند خروجی برق را بین 50 تا 100٪ بدون مجازات سوخت قابل توجه یا نگرانی های ایمنی تنظیم کنند.برای مثال، ]Électricité de France (EDF) [FLT 1 به طور معمول 900 مگاوات را در حالت بارگیری، خروجی های مختلف تا 30٪ در هر ساعت طراحی های پیشرفته مانند راکتورهای کوچک (MRS) مهندسی شده است که می توانند به صورت انعطاف پذیر از ماژول های واحد، به صورت ماژول های واحد، به صورت جداگانه استفاده کنند.

فراتر از SMR های آب نوری، فن آوری های نسل بعدی انعطاف پذیری بیشتری را ارائه می دهند. راکتورهای نمک مولتن و راکتورهای سریع سدیم می توانند در قدرت متغیر عمل کنند در حالی که بهره وری حرارتی را حفظ می کنند و برخی از طرح ها شامل ذخیره سازی انرژی حرارتی برای جدا کردن تولید گرمای ناشی از تولید برق می شوند.این نوآوری ها موقعیت هسته ای را به عنوان یک منبع قابل ارسال و کم کربن قادر به تکمیل حتی تهاجمی ترین استفاده از وسایل تجدید پذیر می کنند.

سیستم های انرژی ترکیبی: ترکیب هسته ای با انرژی های تجدید پذیر

موثرترین راه حل های ثبات شبکه، انتخاب بین هسته ای و تجدید پذیر را ایجاد نمی کند؛ آنها را به سیستم های هیبریدی متصل می کنند که از نقاط قوت هر یک از این تنظیمات استفاده می کنند، هسته ای ستون فقرات پایدار را فراهم می کند در حالی که انرژی کم هزینه و باد و خورشیدی در دسترس است. نسل های تجدید پذیر می توانند برای تولید هیدروژن یا گرما استفاده شوند - یا به ذخیره سازی حرارتی منتقل شوند و اجازه می دهد تا تولید برق بعدی آن را حفظ کند.

ذخیره سازی هسته ای و حرارتی

یک رویکرد امیدوار کننده یک راکتور هسته ای را با یک سیستم ذخیره سازی انرژی حرارتی، مانند نمک ذوب شده یا ذخیره سازی بتن، می تواند در قدرت ثابت عمل کند، در حالی که بخار می تواند به حرارت محیط ذخیره سازی منحرف شود، هنگامی که خروجی های تجدید پذیر کاهش می یابد یا افزایش تقاضا، گرمای ذخیره شده برای تولید برق اضافی خارج می شود.این گیاه هسته ای را از تقاضای زمان واقعی جدا می کند، و آن را قادر می سازد تا به عنوان یک منبع کم کربن عمل کند که می تواند "زمان "تنظیم" یا "تنظیم کند.

آزمایشگاه ملی ایداهو و شرکا در حال توسعه یک مفهوم به نام "سیستم های انرژی هیبریدی قابل تجدید" (NR HES)، که بهینه سازی ارسال هسته ای، خورشیدی، باد و ذخیره سازی دارایی برای پاسخگویی به نیازهای شبکه در حالی که به حداکثر رساندن درآمد این سیستم ها همچنین می تواند هیدروژن یا سوخت های مصنوعی را در طول کاهش قیمت های کلی تولید کند.

نمونه های موردی و پروژه های خلبان

در فرانسه، ناوگان هسته ای موجود در حال حاضر به عنوان ابزار اولیه بار-پیوسته ([۵] خدمت می کند، به کشور اجازه می دهد تا مقادیر قابل توجهی از باد و خورشیدی را بدون وابستگی سنگین به سوخت های فسیلی ادغام کند.در ایالات متحده، یک ابزار در جنوب غربی، نسل فتوولتائیک را با ایستگاه تولید هسته ای پالو Verde، به اشتراک گذاری زیرساخت های انتقال و تولید صاف، در همین حال، مورد مطالعه قرار داده است.

از نظر بین المللی، کشورهایی مانند کانادا، انگلستان و لهستان در حال ارزیابی SMRs برای ارائه پشتیبان گیری انعطاف پذیر برای شبکه های تحت سلطه تجدید پذیر هستند. استان کانادا انتاریو که در حال حاضر از هسته ای برای بیش از نیمی از برق خود استفاده می کند، قصد دارد SMRs را برای جایگزینی نیروگاه های زغال سنگ و حمایت از نفوذ بیشتر باد و خورشیدی اضافه کند.

ملاحظات اقتصادی و نظارتی برای هسته ای انعطاف پذیر

اتخاذ عملیات انعطاف پذیر نیروگاه های هسته ای شامل ابعاد اقتصادی و نظارتی است، در حالی که بسیاری از راکتورها می توانند از نظر فنی بار، طراحی و مجوز برای برخی از گیاهان قدیمی تر ممکن است تغییرات سریع قدرت را محدود کنند.ان.ان.ان.ان.ان.ان.ان.ان.اس.اس.ک.ک.اس.ک.ک.ک.اس.ک.ک.ک.اس.ک.ک.اس.اس.ک.ک.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.د.اس.اس.اس.د.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.اس.د.د

از نظر اقتصادی، نیروگاه های هسته ای هزینه های ثابت بالایی دارند، اما هزینه های سوخت حاشیه ای پایین تر از خروجی برای کاهش ظرفیت و درآمد، به طور بالقوه آنها را کمتر رقابتی می کنند مگر اینکه ثبات بازار و ویژگی های بدون کربن، مکانیسم هایی مانند پرداخت ظرفیت، اعتبار صفر، یا قیمت بر کربن را تضمین کند که ارزش شبکه های هسته ای به درستی شناخته شده است.[۱]

غلبه بر تصورات غلط درباره انعطاف پذیری هسته ای

یک افسانه مداوم نشان می دهد که راکتورهای هسته ای نمی توانند به سرعت یا با خیال راحت خروجی برق را تغییر دهند.در واقع، بسیاری از راکتورهای تجاری برای دهه ها بار جزئی را دنبال کرده اند. آژانس انرژی پاک (NEA) [FLT 1] یادداشت می کند که راکتورهای آب فشرده شده نرخ های 3 تا 5 درصد را در هر دقیقه بیش از 70 تا 100 درصد کاهش قدرت، که اغلب از نظر سنجی های بنیادی برای هر راکتورهای مختلف طراحی شده اند، نشان می دهند.

سیستم های کنترل دیجیتال مدرن و طرح های سوخت پیشرفته بیشتر در حال بهبود چابکی نیروگاه های هسته ای هستند (به عنوان مثال، AP1000 طراحی در حال حاضر شامل ویژگی های برای بار-پیگیری مجدد، و راکتورهای نسل بعدی مانند .N3 [F3] [F3] راکتور سریع سدیم-cooled با ذخیره سازی نمک به طور واضح طراحی شده است، و به طور چشمگیری شکاف های روزانه.

توصیه های سیاست برای یک شبکه کم کربن Synergistic

برای به طور کامل استفاده از هسته ای برای ثبات شبکه، سیاستگذاران باید از یک رویکرد بی طرف تکنولوژی حمایت کنند که نقش های مکمل باد، خورشیدی، ذخیره سازی و اقدامات خاص هسته ای را به رسمیت می شناسد:

  • کدهای شبکه [FLT 1] را برای تعریف و پاداش پاسخ بی سابقه و ظرفیت شرکت، نه تنها تولید انرژی، تنظیم و تنظیم کنید.
  • تظاهرات یکپارچه [FLT 1 ] از سیستم های هیبریدی قابل تجدید هسته ای با ذخیره سازی حرارتی و تولید هیدروژن.
  • ] مجوز ورودی [ [FLT 1 ] برای عملیات انعطاف پذیر از راکتورهای موجود و جدید، از جمله SMRs.
  • مکانیسم های بازار باروری که قابلیت اطمینان و ارسال کربن پایین، مانند قیمت گذاری کربن یا اعتبارات ظرفیت خالص پاک است.
  • ] سرمایه گذاری در آموزش نیروی کار [FLT 1 ] برای عملیات پیشرفته راکتور و سیستم های کنترل فیزیکی سایبری.

نتیجه گیری: نقش غیرقابل انکار هسته ای در یک شبکه ثابت

تجدید پذیر های متقابل به تنهایی نمی توانند تضمین کنند که اقتصادهای مدرن قابل اطمینان نیاز دارند. راکتورهای هسته ای، هم موجود و هم پیشرفته، ارائه یک راه حل ثابت و کم کربن برای ثبات شبکه.با ارائه قدرت پایه، ناهمگن در داخله، و به طور فزاینده انعطاف پذیر بار بار، نیروگاه های هسته ای شکاف هایی را که باد و خورشیدی به طور اجتناب ناپذیر ترک می کنند، هنگامی که به سیستم های هیبریدی با ذخیره سازی و ذخیره سازی انرژی های هسته ای یکپارچه می شوند، تبدیل به یک ستون فقرات انعطاف پذیر می شوند.

مسیر پیش رو انتخابی بین هسته ای و تجدید پذیر نیست؛ یک ارکستر عمدی از تمام منابع کم کربن است.با سیاست هوشمند، مدرن سازی نظارتی و ادامه نوآوری در طراحی راکتور، هسته ای می تواند از ثبات شبکه در مقیاس حمایت کند و بدون اطمینان، به طور عمیق کربن زدایی کند.