核電發展路在何方?

發布時間: 2019-11-08   來源:i能源  作者:本站編輯

  “十九大”報告中有關把能源發展納入生態文明建設的重要內容,以及明確提出的要推進綠色發展,壯大清潔能源產業,推進能源革命,著力構建“清潔低碳、安全高效”現代能源體系的要求,核電以其高能量密度、低污染排放的優質屬性,已成為我國現代能源體系的重要組成部分。

  2018年第九屆世界清潔能源部長級會議,已明確將核能納入清潔能源。同時,強調必須共同努力,確保未來所有新型技術都應服務于低碳排放,并倡議關注核電用于基荷電力,以及創新的下一代核能技術/可再生能源的低碳復合能源系統。

  我國自1991年自主設計、自主建造的秦山一期核電機組并網發電以來,我國核電發展政策經歷了從“適度發展核電”到“積極推進核電建設”的演變,目前已步入“安全高效發展核電”的新時代戰略機遇期。

  鑒于目前世界能源格局及核能發展面臨諸多不確定因素,筆者認真分析核能發展取得成績和已形成的基礎條件,重點研判未來15年面臨的機遇和挑戰,提出了核能發展的主要問題和重點建設的內容及建議,對核電在新時代的發展具有重要意義。

  核能發展戰略的重大問題

  1.關于核電發展戰略目標問題

  按目前已形成的核電發展條件預測,2021年-2035年每年核準建設6~8臺核電機組,2035年達到1.5~1.8億千瓦(在運1.5億千瓦,在建3000萬千瓦)。

  按照需求占比法測算,根據國家“兩個一百年”發展目標和兌現非化石能源消費目標承諾,從電力需求的角度看,受環境空間、資源條件、電力系統等多種因素制約,預計2035年電源裝機規模將達35億~41億千瓦。其中,煤電裝機11~12億千瓦,常規水電4.5億千瓦左右,風電、太陽能發電裝機各可達5~6億千瓦。

  要實現非化石能源消費目標,考慮到2030年左右我國煤電將達峰值,隨后緩慢下降等情況,2035年煤電和非煤電發電量各占50%,需要規模發展核電,使得核電發電占比達到10%左右,占一次能源消費的5%。若考慮2035年煤電降至38%,非化石能源發電量56%的加速轉型情景,2035年的核電占比要提高到12.3%。

  當前,我國三代核電的安全要求更高、投資大、建設工期長,特別是投資效益及經濟性已成為阻礙我國核電發展的重要因素。目前在建核電項目已更替到以AP1000、EPR、“華龍一號”為代表的第三代核電技術。

  不同代際、不同技術路線的核電建設成本差異較大,我國新建核電(M310機組)單位千萬靜態投資大約在10000元至14000元之間,第三代核電(AP1000、華龍一號)首堆單位千瓦靜態投資約在18000元左右,批量化、國產化后將力爭控制在15000元以內。

  要解決“核能投資要有效益”的問題,發揮核能產業政策的作用十分重要,而核能產業政策的生命力在于實施。要積極借鑒國際經驗,在核電批量化、規模化建設中,從項目核準規范、核電技術改造更新、降低造價、提高安全運行能力等各方面采取應對措施,在積極推進核能產業供給體系不斷優化、需求體系需要持續升級的同時,進一步推進核電投資多元化,完善核能產業發展開放的投融資體系建設。要在核電項目前期工作中,充分考慮市場因素,推動核能產業高質量發展和經濟性持續提升。

  2.關于核電參與電力市場交易和競爭力問題

  隨著我國經濟和電力供求關系進入新常態,如何最大程度地保證核電多發滿發、充分發揮大型清潔高效能源的作用,提高核電市場競爭能力,解決“核電發展要有市場”的問題,已成為核能產業發展需要解決的重要問題。

  我國核電與其他形式電源在電力市場的競爭激烈,市場電量比例雖逐步上升,但我國部分地區的在運核電機組,仍然面臨不同程度地被要求降負荷運行、核電設備利用小時數降低、上網電價下降等問題。

  2018年全國45臺商運核電機組繼續保持安全穩定運行,核電累計發電量為2865.11億千瓦時,比2017年同期上升了15.78%,占全國總發電量的4.22%,發電量占比遠低于世界平均水平(10%)。

  在利用小時數方面,2018年核電設備平均利用小時數為749 9小時,設備平均利用率為85.61%,較2015年增加1259小時。2009~2018年,核電利用小時數總體上呈V型趨勢,2014、2015年最低,僅為6240小時左右。

  我國核電上網電價經歷了“一廠一價”和“標桿上網電價”兩個主要階段,目前執行標桿上網電價機制。比較核電標桿上網電價與燃煤標桿上網電價,2017年,有核省份中只有廣東省的燃煤標桿上網電價高于核電標桿上網電價,遼寧、江蘇、浙江、福建、山東、廣西、海南等其他省份均低于核電標桿上網電價。

  此外,影響我國核電經濟性關鍵的因素,還有成本控制問題和國家支持核電發展的政策變化問題等。作為未來我國新增核電裝機主力,目前三代核電的電價遠高于水電、火電,接近風電、光伏等新能源。然而風電、光伏發電成本正在快速下降之中,預計2020年開始上網電價將與火電相當。

  換言之,即使與新能源相比,核電也將不再具備價格競爭力,而將成為我國主要電源中最貴的品類。與此同時,目前和今后一段時間我國可能會面臨核電經濟政策局部調整的挑戰。這些都給核電市場競爭及規模發展帶來更大壓力,也必將會影響到核電經濟性的提高。

  3.關于天然鈾的供應保障機制問題

  目前,我國許多地區,如內蒙、新疆地區存在著鈾、煤、油共(伴)生礦,存在礦業權重疊問題。現行的《礦產資源法》及相關法律并沒有關于如何處理礦業權重疊的規定。這影響了我國天然鈾等礦業的發展,也影響國家核能產業發展戰略的落實。特別在內蒙古很多區塊已具備鈾資源的開發條件,且資源量較大,但由于礦權的問題沒有得到妥善解決,資源得不到開發利用。

  “十一五”以來,由于各種原因,國內天然鈾生產一直維持著每年XX噸左右的產能。從2015年開始,國內核電運行及核燃料加工所需要的天然鈾,全部依靠國外采購(部分國外生產)。

  從長遠發展的角度看,我國核電規模不斷增加,我們要掌握天然鈾的供應保障的主動權,或者為了掌控市場和價格,國內天然鈾產能必須要保持相當的比例。綜合研究測算,到2035年國內天然鈾供應占比至少要達到百分之二十(即產能要達到每年XX噸規模)。這是發展核電天然鈾保障供應的基礎。

  近年來,中廣核和中核集團在中亞和非洲地區已開發和擁有了部分鈾資源,國家也儲備了一定量的天然鈾產品。

  2035年前,隨著我國核電快速發展對天然鈾需求將急劇增加,考慮國內產能較低,國際天然鈾市場價格較低和世界發展核電趨勢等綜合因素,我們應該未雨綢繆,建立兩個“三位一體”的天然鈾供應保障體系。

  一是鈾資源開發保障體系,即國內鈾資源開發、海外資源開發和國際貿易供應;一是天然鈾產品儲備體系,即國家儲備、企業集團儲備和核電廠儲備。建立“兩個體系”,國內已具備一定的基礎和條件。兩個體系互為支撐,相互結合,將成為我國抵御極端風險、應對緊急狀態,保障天然鈾穩定、安全、可靠供應的重要手段和平臺。

  4.進一步加強核能科技自主創新問題

  解決核能產業發展不充分、不平衡等問題,從根本上講還是要依靠創新。目前,我國核能科技創新體系和能力建設,與美國、俄羅斯等發達國家依然存在較大差距,尚不能滿足國內外市場發展和核電強國建設的需要和要求。特別是,核電及相關配套產業部分關鍵材料、零部件和軟件存在受制于人的風險。

  國內制造廠在關鍵零部件及設備上存在成品率不高,關鍵工藝不穩定等問題,批量化制造后質量依然存在不確定性,供貨質量和進度仍存有潛在風險。

  中美核能合作政策變化進一步放大了相關問題的影響,并可能會產生深遠影響。2018年10月11日,美國能源部發布和實施《美中民用核合作政策框架》(PF 2019-03)。

  該政策框架依據《聯邦法規10章》810條款對中國技術轉讓授權設置了明確的范圍,包括民用核能技術、設備與零部件、材料三方面的內容,對我國民用核能合作實行新的禁令。

  最近,美國政府毫無征兆地悍然宣布于5月10日把2000億美元中國輸美產品加征的關稅從10%升至25%,中美貿易戰再次升級。鑒于中美貿易戰升級及核能合作新政策及其可能影響,需要高度重視和防范在核能產業發展中極端情況發生帶來的影響和挑戰,加快補齊短板,避免受制于人。

  5.保障核安全底線

  習近平主席在中央國家安全委員會第一次會議上首次提出了“總體國家安全觀”概念,強調了國家安全的總體性,提出了“發展和安全并重、權利和義務并重、自主和協作并重、治標和治本并重”的中國核安全觀,指出要秉持以發展求安全、以安全促發展的理念,堅持理性、協調、并進的核安全觀,把核安全進程納入我國核能與核技術應用事業健康持續發展軌道。

  我國運行核電機組一直保持良好的安全業績,迄今未發生國際核事件分級(INES)2級及其以上的運行事件。多年的監測結果表明,我國核電廠周邊環境輻射水平處于天然本底正常漲落范圍內。

  6.加強公眾溝通問題

  福島核事故后,社會公眾對核安全更加關注,公眾參與度明顯提升,我國核電將長期面臨公眾質詢的常態,核電的社會接受度有所下降,甚至出現鄰避現象。我國核能產業發展與社會協調工作需要加強,社會公眾接受水平亟待提高。

  我國社會各界對核能發展的戰略價值與核安全的認知也參差不齊,部分非科學、非理性的反核言論,對社會公眾的核能認知度和接受度產生了不良影響,公眾的擔憂和核恐懼成為核能發展的重要制約因素。

  核能發展戰略的相關建議

  1.核能在能源結構合理化演進中應發揮替代能源作用

  近年來,隨著核電成為東南部沿海地區清潔能源的主力之一,促進了我國能源消費和生產結構向低碳化和清潔化演進。鈾資源具有能量密度高、所需儲存空間小、便于運輸、管理和儲存成本低等優點,且其化學性質穩定,能夠長時間大量安全儲存。

  利用國外鈾比利用國外其他化石能源資源要安全、可靠。同時,由于今后一段時間,世界主要核電國家的核能發展需求相對低迷,為我國提高鈾資源及核燃料保障能力和水平,提供了良好契機。

  當前,核電及核動力的開發應用在我國現代能源體系建設中,已不可或缺。中長期看,核能發展還可以向綜合利用、多功能化拓展。核電熱電聯供技術和低溫供熱技術已有成熟的設計和試驗,核能供熱選址和工程示范工作陸續推進。核能作為替代能源,主要用于核能供熱和電力供應。

  我國北方地區取暖季近年受霧霾困擾嚴重,利用核能開展清潔供暖成為解決突出環境問題的現實選擇。低溫供熱堆可在多領域應用,除了居民供暖,還能應用在工業園區供熱、偏遠地區能源綜合供應等,應該加快相關試點并逐步推行核能供熱。

  核能是我國清潔低碳、安全高效的現代能源體系建設的重要組成部分,可在保障國家能源安全、促進能源結構優化調整和向低碳轉型升級,以及深化能源供給側結構性改革等方面,擔當起其應有的責任和使命。核能作為可大規模利用的替代能源,應明確其作為替代能源地位。

  中長期看,核能作為替代能源,除了電力供應,還可以應用于核能供熱、供汽以及制氫等領域,因此核能發展應向綜合利用、多功能化方向拓展。

  2.核能應成為優化調整電力結構的基荷電力

  核能發電具有大容量、波動性小、可利用小時數高、大規模可持續供電能力強的獨特優勢,發展核能可以部分代替煤電、為電網提供穩定可靠的電力。

  全球主要核電國家都將核電定位為基荷電源,核能僅是必要時段調峰資源不足的補充,并盡可能保證按最大發電能力穩定運行。根據國際原子能機構(IAEA)統計,近年來,核能發電占比較高的法國、韓國、美國的核電機組年負荷因子平均約為75%、85%及90%。

  核能是世界上目前已知的最安全的提供穩定電力的能源。發展核能可以部分代替煤電、為電網提供穩定可靠的電力。在海南等東南沿海特定區域加大核電建設的力度,替代一部分火電退出產能也是可能和可行的。而當前我國核電裝機容量及發電量比例較低,應該有效替代一部分煤電承擔的基荷電力,核能應該具有超越當前預期的發展空間。

  3.核能發展對科技和綜合國力提升具有重要促進作用

  發展核能產業有利于提高綜合國力、推動自主創新、拉動科技和區域經濟發展。核能是現代高科技密集型的國家戰略性產業,涉及工業領域的技術發展基本代表了冶金、材料、機械、電子儀器等眾多行業最復雜、最前沿技術,對開發設計、冶煉、鑄造、熱處理、精密制造等生產工藝有極高要求。

  發展核能不但有利于實現自主創新能力的大幅提升,而且能效帶動高新技術產業整體發展,實現對傳統產業的改造升級。特別是依托核能項目建設,大力發展核電裝備制造業,實現技術和裝備國產化、自主化,對于推動產業結構升級,培育和提升自主創新能力,轉變工業發展方式具有重大意義。

  4.核能是我國更高層次開放型經濟發展的重要領域

  “十三五”期間,我國自主研發的“華龍一號”、高溫氣冷堆正在加快走向世界。我國以核電為龍頭帶動全產業鏈“走出去”,為世界各國提供優質高效的核能產品和服務,既促進了我國核能產業自身的發展,也為世界核能產業的創新和發展提供了中國方案、做出了中國貢獻。

  目前,核電“走出去”已成為國家戰略,成為核電開放發展、開創對外開放新格局的一種重要途徑,成為促進我國向更高層次開放型經濟發展的重要抓手,成為踐行能源發展“四個革命,一個合作”戰略思想的重要舉措,必將進一步拓展核能發展空間。

  5.核能已成為國家生態文明建設的重要選擇

  按照國家生態文明建設戰略部署,以及大氣污染防治和應對氣候變化目標及《巴黎協定》中已經承諾的減排目標,我國加快低碳清潔能源發展勢在必行。

  然而,近年來隨著清潔能源產業不斷發展壯大,風電、光伏等裝機和發電量比重快速提升,利用水平正逐步接近并部分超過國際公認的平均合理水平,風電、光伏發電的大規模集中并網,對電網的適應性和調頻調壓能力提出了更高要求。我國電力系統尚不完全適應更大規模波動性和隨機性強的新能源快速接入。

  同時,面對國內資源環境制約日趨激化和應對氣候變化減少CO2排放的雙重挑戰,考慮到后續水能、風能和太陽能等可再生能源開發的資源限制和生態環境制約,遵循能源電力綠色低碳發展要求,核能產業發展對于我國突破資源環境的瓶頸制約,保障能源安全,減少CO2排放,實現核能產業綠色低碳發展的不可替代作用,應該把核能作為推動綠色發展、建設美麗中國的重要選擇,核能將在我國低碳清潔、安全高效的現代能源體系中扮演更加重要的角色。

      關鍵詞: 核電

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