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《中国核能行业智库丛书(第二卷)》市场推介圆满完成。这是一本发产业先声的智慧文萃,是行业专家们从不同角度、不同深度对产业前途命运进行思考的思想文库,近期小编将精选部分观点文章与广大读者共同品鉴。今天,和您分享的是系列文章之十:我国核电安全高效发展路径与措施。

作者简介

荣健,博士,毕业于兰州大学,先后在中国原子能科学研究院、国防科工委、国家能源局工作,现任国家能源局中国核电发展中心副主任,长期从事核电行业管理、政策规划研究等工作。

文章摘要

清洁低碳转型发展已成全球能源发展的共识。核电作为安全可靠、清洁高效的优质能源,在我国发展还不充分,在调整能源结构、保障供应安全、降低二氧化碳排放等方面,未来还应发挥更加重要的作用。我国核电技术研发、工程设计、装备制造、建筑安装、运营管理、燃料保障等能力足以支撑核电规模发展,但也面临着一些发展不充分、不平衡、不协调的问题与挑战。推进核电安全高效、高质量发展,需要做好技术、安全与经济等的统一,实现各个层面的协调融合。

全文赏析

我国核电安全高效发展路径与措施

核电是清洁、安全、高效的能源,提供了全球10%以上的电力供应。与世界主要发达国家相比,我国核电发展还很不充分,核电在能源供应中的占比偏低,在调整能源结构、保障供应安全、降低二氧化碳排放等方面,核电还应该发挥更加重要的作用。安全是核电的生命线,如何做好技术、安全与经济等的统一,实现核电安全高效、高质量发展,需要做好五个方面的融合。


    一、全球核电发展简况

目前全球在运核电机组共450台,分布在30多个国家和地区,总装机容量达到了3.97亿kW,约占全球电力总装机的6.5%。2018年核电发电量约2.72万亿kWh,已经恢复到了日本福岛核事故前的水平,占总发电量的比重约为10.2%,在能源消费总量中的占比约为5%。在建核电机组55台,装机容量约5600万千瓦,多数分布在亚太国家和地区。

核电发展与国家工业化、现代化进程密切相关。上世纪60至80年代,是核电发展的高峰期,这个时期核电的发展主要集中在美、欧、日等西方发达国家,这些国家用了十五到二十年时间基本完成了核电在国内的布局,将核电占国内总发电量的比重提高到了20%以上。

此后,受全球能源需求增长放缓以及1979年美国三哩岛核电站事故、1986年前苏联切尔诺贝利核电站事故、1999年日本东海村核燃料循环设施超临界事故等重大核事故影响,全球核电建设速度放缓。本世纪初,在中国、俄罗斯、印度等新兴经济体带动下,全球核电发展出现复苏,一批新的核电项目相继开工。但2011年3月,日本福岛第一核电站受地震和海啸影响,发生严重核事故,再次减缓了全球核电复苏步伐。

长远来看,全球能源的需求仍将一直保持增长。国际机构普遍预测,到2040年全球能源需求将增长25%~35%,需求增量将主要集中在新兴经济体中的人口和资源大国,即便经合组织国家能源需求无增长或持续下降,全球能源需求总量依旧坚挺上扬。

从能源消费的种类上看,以石油、煤炭、天然气为主的化石能源虽然仍将是世界能源供应的主要来源,但清洁低碳转型发展已成共识,核电仍将全球能源发展的重要选择。据国际原子能机构(IAEA)等国际组织统计,日本福岛核事故发生后,全球有核或有意发展核电的46个国家中,有21个制定了更加积极的核电发展规划,9个国家保持了福岛核事故前制定的规划目标。统计表明,除中国之外,2000年至2010年间全球平均每年开工核电机组3.36台,福岛核事故后的2011年至2017年则平均每年开工3.29台核电机组,从这个数字在福岛核事故前后相差甚微,可见核电的受重视程度并未减弱。

图1 中国和其他国家历年开工核电机组数

客观上看,核电在全球的发展前景仍被持续看好,废核、弃核等观点并非全球总体能源发展的主流。国际原子能机构在2017年对未来全球核电发展前景进行了展望,提出了高、低两种发展情景。高方案下,2030年全球核电装机将达5.54亿kW,2040年达7.17亿千瓦,2050年达8.74亿kW。低方案下,新建机组投产速度将暂时慢于在运机组退役速度,2030年全球核电装机为3.45亿kW,2040年继续降到3.32亿千瓦,此后逐年上升,2050年超过目前规模,达到约4亿kW。

与之相对应,国际能源署在2017年发布的世界能源展望中,预测了不同发展情景下的核电规模,提出2030年全球核电装机约4.68~5.86亿kW,2040年约5.16亿~7.20亿kW,核电在全球能源发电量中的占比在9%~15%之间。

尽管两个机构预测数据不同,但我们仍可得出结论,即核电仍将是未来全球电力供给的重要支柱。经研究,我们认为,2035年全球核电装机容量将在5亿~6亿kW之间,新增装机主要分布在中国、俄罗斯、印度等新兴工业化国家和地区,核电唯有达到这样的规模,才能在应对气候变化、降低二氧化碳排放水平等约束条件下,支撑起全球能源的有效供给。

除了新增装机,到2040年全球将有136台、约1亿kW核电机组运行时间达到60年,全球将有近320台、约2.8亿kW核电机组运行时间达到50年。这意味着届时将有大批核电机组面临退役,需要建设一批新机组进行替代,设备更新换代也是未来发展的一个重要方面,这类情况主要集中在核电较早发展的欧洲和北美地区。

此外,随着核能技术的突破和经济性的提升,除大型核电机组外,预计核能将在工业供热、民用供暖、海水淡化、工业制氢等领域形成新的应用空间,未来核能的利用在性质、种类和程度方面都将得到丰富和提升。


    二、我国核电发展现状与展望

根据《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》,我国能源消费将持续增长,新增能源消费主要由清洁能源提供。2030年我国能源消费总量需控制在60亿吨标准煤以内,其中煤炭比重将降低到50%以下,非化石能源消费占比达到20%左右。为满足减排要求,我国二氧化碳排放量应该在2030年左右达到峰值,并要尽可能早的达到峰值,到2050年,非化石能源消费占比需要超过一半,表明核电这种不排放温室气体的非化石能源还有较大发展空间。

总体上看,目前我国核能消费比重偏低,规模发展核电的社会效益、经济效益、生态效益等,以及在保障我国能源安全和提升国家综合竞争力中的战略作用尚未充分体现。目前,我国大陆地区在运核电机组45台,装机容量4590万千瓦,在建11台,装机容量1218万千瓦,这样的数据完全可以、也需要得到进一步提升。

根据中电联统计快报,2018年全国发电量达到6.99万亿千瓦时,其中核电发电量2944亿千瓦时,约占全国累计发电量的4.2%。虽然核电发电量总体占比很低,但核电占比地域差异大,部分沿海发达省份利用率较高,基本达到发达国家水平,例如,福建、海南、浙江、广东、辽宁等省份,2018年核电在本省的电力占比已接近或超过20%,本地电力消纳问题初步显现,这体现出我国核电发展的不均衡。

我国已经是全球第一电力装机和电力生产大国,用电量超过全球总用电量的1/4。总量不小,但在全球电力中纵向比较,我国电力发展还很不充分。目前我国人均用电量约5000kWh,不到发达国家的一半,发展空间很大。综合多方研究成果,预计2035年我国全社会用电量将达到11~12万亿kWh,比2018年需要有较大的提升,这与我国经济高度繁荣发展的现实是相对应的,成正比关系。

从未来电力供给看,受环境空间、资源条件、电力系统等多种因素制约,预计到2035年,煤电装机可到11~12亿kW,常规水电可达到4.5亿kW左右,风电、太阳能发电装机各可达5~6亿kW。而要实现非化石能源的消费目标,就需要规模发展核电,使得核电发电占比达到10%,占一次能源消费的5%,这个比重在未来15年应该要全力实现,也是可以做到的。

三、我国核电安全高效发展路径与措施

经过30多年的发展,我国已成为全球少数几个拥有完整核电工业体系的国家之一,无论是核电技术研发、工程设计、装备制造、建筑安装还是管理运营、燃料保障等,都足以支撑未来规模发展,在新一轮核电发展机遇中,我们已经取得了宝贵的比较优势。今年一季度,沉寂3年多的核电新项目审批也重新启动。3月18日,生态环境部公示了两份关于福建漳州核电、广东惠州太平岭核电项目的环境影响报告书,显示漳州核电1号机组、太平岭核电1号机组均将于2019年6月份开工。这表明我国核电即将进入新一轮高质量发展的新阶段。

但当前我国核电发展在迎接机遇的同时,仍面临着一些发展不充分、不平衡、不协调的问题与挑战。发展核电仍要坚持以安全为前提,踏实进取,在核电安全高效发展方面遵循以下路径,采取相应措施。

首先,核电发展要与整体能源和电力系统融合发展。实现能源电力供给结构多元化,降低对单一能源品种的依赖,是能源大国发展的共同战略选择。核电应与其他电源品种互为补充、相互支撑、协调发展,实现供给充分稳定、安全可靠和经济可行。为此必须科学制定新一轮核电中长期发展规划,凝聚共识、明确预期,保持相对稳定的建设节奏,引导配套能力建设有序投入;核电原则上承担电力基荷,但也要降低对政策的依赖,通过市场机制为调峰调频提供合理补偿,提高电力系统整体运行效益。

其次,核电发展要实现自身安全与经济的协调融合。应坚持以下原则,一是坚持核电安全为本,坚决杜绝“跑冒滴漏”;二是主动参与电力市场,促进核电“优价满发”;三是加强内部成本管控,做好核电“降本增效”,四是深化管理改革创新,打造治理“现代引擎”,五是注重产业均衡发展,避免“木桶效应”。

近年来,全国电力市场化交易规模和比重逐年攀升。2016年全国市场化交易电量为全部电量的19%,2017年上升到26%,2018年达到30%左右。核电要越来越深度地参与电力市场,坚持上述5个原则,打好“市场牌”,实现安全与经济的协调融合。

在这方面,美国的实践经验值得学习。为了提高核电在电力市场中的竞争力,美国在2016年组织开展了为期五年的“履行核电承诺”计划,核心内容是降本增效,目标是到2020年实现美国核电总发电成本下降30%。美国这项行动计划履行的很好,截至目前,累计发布70余份行动倡议,其中95%的倡议内容得到推广实施,美国所有核电厂都参与其中,取得了显著的成效,这对于我们有很好的借鉴意义。

再次,核电科技创新要做好立足当前与谋划长远相融合。技术与创新是发展的助推器,一定要注意看得长远一些。这方面我们还有一些不足,主要体现在以下5个方面:

其一,自主品牌先进核电技术仍需进一步优化设计,以提高经济竞争力;其二,一些“卡脖子”的关键技术、核心部件和基础材料仍需加大攻关,进一步提高自主制造能力和水平;其三,国内小型堆研发尚未走出“大堆小型化”的局限,应用前景不明朗。而具备固有安全、高度智能、极度简化、工厂预制、模块配置等特征的小型核能装置或可作为分布式能源,实现规模化应用,目前尚需许多攻关;其四,在第四代核能系统研发方面,国内企业在6种堆型均有投入,但各种堆型的技术基础与发展潜力不一,应该精心谋划、提早部署,集中资源、突出重点,分层次开展研发示范工作,形成梯次推进的技术布局;其五,面向长远,要加强对基础性、原创性科技创新的投入,形成持续、稳定的投入机制。

第四,核电发展要协同推进与地方经济社会发展的融合。核电项目不是空中楼阁,一定要注意与地方的经济发展相融合,做到“接地气”。其一,在项目前期准备阶段就要充分考虑区域发展战略、产业升级、基础设施、带动就业等综合性需求,做好规划,注重实效,务求落实;其二,积极探索创新厂址保护模式,盘活地方土地资源,提高地方主动保护厂址的积极性;其三,核电厂建设阶段要积极参与并引导核电站周边发展,实现核电站建设与周边社会发展的相互促进、共处共融优化核电厂生产运行管理,尽可能降低对周边环境的影响,提高资源循环利用效率;其四,主动开放共享和服务地方特色产业,加强信息公开和公众沟通,营造良好的社会环境和群众基础。

第五,核电发展要以更开放的视野与国际市场相融合。“接地气”的同时要具备国际意识,要具备全球格局和心胸,要将国际化提高到战略高度,与我国“一带一路”倡议相融合。“一带一路”沿线国家核电建设可占全球新建核电市场的80%,集中了全球近一半的天然铀储量,全产业链走出去产值可达3万亿元,而且核技术应用的市场潜力巨大。

要做到坚持自主与协作并重,构建全球核能发展的命运共同体,展示负责任大国形象,履行大国承诺,在全球改善生态环境和应对气候变化发挥应有作用;同时要注意科学认识和把握核电装备自主化,充分发挥国际市场的竞争促进和技术借鉴作用;还要做到“引进来”和“走出去”结合,有效利用海外资源,多种方式引进和利用国际高端核电人才;更要注意在有序竞争中发展,以此形成强大合力,助推核电事业安全高效、高质量发展。

 
 
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