核电站通常要么满负荷运转，要么根本不运转。然而，这些电厂有技术能力来适应不断变化的电力需求，从而更好地容纳风能或太阳能等可再生能源。
美国能源部阿贡国家实验室和麻省理工学院的研究人员最近探索了这样做的好处。研究人员说，如果核电站以更灵活的方式发电，它们可以降低消费者的电力成本，使更多的可再生能源得以使用，提高核能的经济性，并帮助减少温室气体排放。
这项新研究“为我们提供了工具，进一步探索灵活的核操作的潜在好处，与更大比例的可变可再生能源合作……”——杰西·詹金斯，麻省理工学院能源项目的研究生研究员
该小组探索了核电站灵活操作的技术限制，并引入了一种新的方法来模拟这些挑战如何影响电力系统的运行。“灵活的核电运营是‘三赢’的，降低了电力系统运营成本，增加了核电站所有者的收入，大大减少了对可再生能源的削减，”该团队在4月24日在线发表的一篇《应用能源》(Applied energy)文章中写道。
阿贡能源系统分部的首席能源系统工程师Audun Botterud对“这项研究首次评估并展示了灵活的核操作在美国现实电力系统中的潜在价值，可再生能源发电的高可变性对其提出了挑战”感到鼓舞。
这项研究有助于打消人们长期以来的观点，即核电站必须以“基本负载”模式运行，无论何时只要它们上线，就能以最大额定容量发电。研究小组发现，核电站甚至可以根据每小时的电力市场价格和每秒的频率调节需求做出动态响应。包括可再生能源在内的电力系统必须更加灵活，以在任何时候平衡供需。法国、德国和其他国家的核电运营商都熟悉这种做法，但在美国就不那么熟悉了。
研究人员在《应用能源》(Applied Energy)的一篇文章和一篇发表在《核技术》(nuclear Technology)上的论文中，对由核反应堆动力学和燃料辐照周期引起的物理诱导的操作约束进行了数学描述。跨学科团队随后将新方法与电力系统模拟模型相结合，以评估发电厂的总发电成本、市场价格和由此产生的收入，并假设不同水平的核灵活性。
“核电站是由一组不同的原则与其他发电机相比,我们的方法使这些关系的表示在分析电力系统和电力市场,“弗朗西斯科·干达人说,项目的主要研究者和一个主要的核工程师阿贡的核科学与工程部门。
通过灵活性，电厂运营商可以降低电力系统的整体运营成本。例如，只要可再生能源广泛使用，运营商就可以减少核能发电量。然后，核电站可以利用它们的闲置产能，出售有价值的“运营储备”，或迅速改变电力输出，以帮助电网运营商在发生意外事件(如发电厂故障或需求预测出错)时实现供需再平衡。
这种灵活性可以通过增加电力市场的收入和减少可变的运营和维护成本来提高核电站的盈利能力。总体而言，核电站的灵活性还有助于整合更多的风能和太阳能资源，减少化石燃料能源的生产和相关的二氧化碳排放。
麻省理工学院能源项目(MIT Energy Initiative)的研究生杰西•詹金斯(Jesse Jenkins)指出，研究人员的建模方法和研究“为我们提供了工具，进一步探索灵活的核操作的潜在好处，以便在低碳电力供应的道路上，与更大比例的可变可再生能源协同工作。”
——文章发布于2018年4月25日
