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关于“十四五”核电发展的一些思考
时间:2020年07月01日 来源:电力决策与舆情参考 作者:谢国兴 点击量:1142 分享:

一、核电发展基本情况

国际能源署发布的《清洁能源系统中的核能》报告显示,截至2019年5月,全球运行中的核反应堆总计452座,分布在30多个国家,另有54座正在建设中。报告指出,核电发展越来越集中在发展中国家,正在建设的核反应堆中有40座位于中国、印度等国。相比之下,发达经济体的核能发展乏力,这对未来全球能源安全和实现气候目标构成威胁。

当前,核电占全球电力供应量的比重处于下降水平,从20世纪90年代中期18%左右的峰值下降到2018年的10%。根据美国核能研究院(Nuclear Energy Institute)发布的报告,截至2018年底,美国共有59座核电站、98个核电机组,装机容量99.355吉瓦,发电量8071亿千瓦时,容量系数92.3%。2018年核电占美国本土发电量的19.3%(其他:燃气发电35.1%、煤电27.4%、水电7.1%、风电6.6%、生物质2.1%、太阳能1.6%、地热0.4%)。

截至2019年底,中国运行核电机组47台,装机容量4874万千瓦,居世界第三;在建核电机组11台,居世界第一。核电机组性能指标总体处于良好水平,未发生过国际核与放射事件分级表(INES)2级及以上的事件或事故,且0级偏差和1级异常事件发生率呈下降趋势。

二、核电的利弊与发展趋势

核能利用对电力发展起到了极为重要的作用,不仅是解决了电力供应紧缺的问题,也为实现低碳电力提供了选择。比如,法国的核电为本国提供了约75%的电力电量;美国的核电提供了本国19.3%的发电量,是仅次于煤电的第三大电源。

核电的优势在于:一是可以解决煤炭、油气等化石能源资源不足以支撑足够发电的能源短缺问题。二是具有清洁低碳的优点。与火电相比,一台百万千瓦的核电机组每年可减少排放二氧化碳600万吨,二氧化硫2.6万吨,氮氧化物1.4万吨,清洁优势明显,外部成本明显低于煤电。从全寿命周期来看,核电的温室气体排放量与风电相当,远低于煤电等化石燃料电厂的排放量。一座核电厂全寿命周期的常规废物排放量,只相当于同等规模火电厂的0.5%~4.0%。三是具有极高能量密度。1千克铀235全部裂变,能够释放出相当于2700吨标准煤完全燃烧放出的能量。一座百万千瓦级的核电站,平均每年只需补充约25吨的核燃料,全年只需几辆卡车运输,而同样功率的燃煤火电站每年耗煤达300万吨,每天需要供煤近万吨,需要上百节火车皮运输,对运输造成了极大的压力。四是单机容量大,适合带基本负荷运行。五是核电运行成本相对较低。核电的发电成本主要由运行费、折旧费和燃料费三部分组成,其中运行费用占比约为20%~25%,折旧费占比较高,约占45%~50%,而核电燃料费占比较低,约为20%~25%。核电站一般设计寿命为30~40年,实际可以运行近60年。而折旧年限一般为20~30年,折旧完成后,核电的发电成本将大幅下降。

核电的劣势也十分明显:一是核电站的核安全风险仍不能完全消除。核电站一旦发生核事故,将比任何一种发电方式对人类社会产生的负面影响还要大,威胁核电站周边地区百姓的生命安全,对环境与生态的负面影响深远,难以修复。二是核电的总体发电成本相对较高。与煤电、新能源发电相比,其上网电价没有优势。三是核电不能参与电网调峰运行。为了保障核电运行的安全性,通常核电不具备电网调峰能力,更不能响应电网应急需要。四是核废料处理不仅价格昂贵,时间冗长,而且存在潜在安全风险。五是核电厂退役后还需产生大量费用。据报道,日本福岛第二核电站4座核反应堆的报废可能耗费大约2800亿日元(约合177亿元人民币),耗时超过40年。六是核电厂热力循环效率通常不及燃煤电厂,如AP1000机组的热力循环效率只有33%左右。此外,在可再生能源快速发展和石油天然气资源开发技术取得新的进步,能源供应并不紧张的情况下,核电已不再是最佳选择。

纵观世界,新建核电机组和装机容量在持续减少(亚洲除外),核电技术不再往大容量方向发展,更多的是研究开发小型堆,这从安全考虑是正确的思路。新建核电机组大部分在亚洲地区,以中国和印度为多,这与亚洲的经济发展现状和能源资源的禀赋相关。欧美国家几乎很少建设新的核电厂,更多的是延长老机组的使用寿命,从设计的40年延长到60年,做到物尽其用,更多的还是考虑退役成本。从全球视野看,核电发展放缓的根本原因是挥之不去的核辐射阴影以及可再生能源和天然气的快速发展。

三、对未来核电发展的几点建议

(一)核电装机规模发展规划应遵守“谨慎性原则”

一是安全是核电发展的前提。目前的技术仍不足以保障核电站因设计、制造与运行管理、自然灾害等人为和不可抗力因素而不发生事故。二是我国风电、太阳能发电资源丰富,技术经济性远好于核电,我国天然气资源开发与进口将持续增长,可以预见其价格也将逐步下降。三是我国核电发展不宜参照法国、美国等高核电比例国家,西方国家大部分核电建于上世纪70、80年代左右,当时正值石油危机,而现今的能源供应状况已发生根本性变化,如美国由石油天然气进口国转变成了出口国,发展核电已不是电力规划的重点选择。四是随着核电容量的不断增大,核电厂乏燃料处理和核电废物处理将会受到全社会的高度关注,可能会成为阻碍核电发展的主要理由。因此,在核电安全没有绝对保障、核电厂乏燃料处理没有合适的技术与场所、电力消费增长率渐趋下行的情况下,我国“十四五”核电装机规模发展规划应当坚持“谨慎性原则”。

(二)核电发展应“小容量多堆型”

欧美国家更注重开发“小型堆”核电机组,而不是更大容量的机组,并且以市场化方式选择堆型,不求先进求安全。

我国近两年建成的核电机组最小装机容量是100万千瓦,最大装机容量达到了175万千瓦。大机组的优点是建造成本和运行管理成本相对较低,但是也存在一些问题:一是对事故的应急处理能力会变弱。二是对电网运行影响较大,不仅需要配置大容量的调峰机组,在非计划停运行的情况下对电网的冲击也较大。三是一旦发生核事故,对社会的负面影响及后续处理难度将大大增加。

同时,我国已存在“二代加”改进型压水堆CRP1000,第三代先进压水堆AP1000、CAP1400、EPR和俄罗斯VVER-1200型三代核电机组等堆型,如果核电发展用行政决定的方式决定某一标准化的堆型,将会因选择失效而带来运行经济性的风险。也应避免因为某核电机组如果出现重大事故引起紧急停堆,相同堆型的其它机组被政府监管部门强制停堆,这将给投资人和电网运行带来巨大经济损失。

(三)核电应当具有一定的调峰能力,以适应电网运行需要

为了保障核电安全运行,一般情况下核电不参与电网调峰,维持在满功率运行。但随着电力系统的发展,间歇性可再生能源发电的比重日趋增大,受跨省区电力交易不断增加,用电负荷特性变化,以及电力成本在企业生产成本的比例缩小等因素影响,电网运行的峰谷差在不断加大(如浙江电网峰谷差在30%~40%),致使电网调峰更加困难,节假日期间问题更加突出。随着核电装机容量在当地电网中占比不断增加,核电机组参与调峰运行势在必行。如浙江核电装机容量已达908万千瓦,占浙江电网总容量的9.5%。再加上浙江有超过30%的区外特高压来电基本不参与调峰,仅靠省内火电机组和抽水蓄能机组调峰已不能满足电网安全运行的需要。因此建议,类似浙江这样的核电大省,后续建设的核电机组应当具有较好的调峰能力,以适应电网安全运行的需要。

(四)核电的经济性应当引起重视,以适应电力市场竞价的需要

核电发展,安全性是最重要的,但是没有经济性也不行。2019年4月1日,国家发展改革委发布《关于三代核电首批项目试行上网电价的通知》提出,广东台山一期核电项目试行价格按照每千瓦时0.4350元执行;浙江三门一期核电项目试行价格按照每千瓦时0.4203元执行;山东海阳一期核电项目试行价格按照每千瓦时0.4151元执行。试行价格从项目投产之日起至2021年底止。此前,6台机组90%的电量不需要参与市场竞争。目前,广东、浙江、山东三省燃煤标杆电价分别为0.451元/千瓦时、0.4133元/千瓦时、0.3929元/千瓦时。由于新建的三代核电项目陆续投产,短期内经济性不突出。未来核能发电成本一定要具有电力市场竞争优势,否则公众即使不担心安全问题,也不会接受高昂的电价。

(五)加强对核电厂管理和应急能力监管

有关可靠性研究显示,各类人机交互系统中,人的行为对系统影响至关重要。无论美国三里岛还是苏联切尔诺贝利核电事故,人为误操作行为是导致或扩大事故的主要因素。核电事故不断证明了人员可靠性的作用远大于系统设备可靠性的作用。核电厂工作人员和管理人员的知识、技能和心理等综合素养是形成核电整体高可靠性的根本保障,提高人员的可靠性比单靠科技投入所取得的成效更为显著。因此,必须持续加强对核电厂运行及管理人员的训练和管理的监管,使人员的可靠性与保障核电安全相适应。此外,要建立与不断完善核电厂应急管理体系建设相适应的监管机制,确保应急体系建设符合法律法规及标准,适应预防与应急处置核电事故的要求。切实加强核电站设备技术监督,确保系统与设备具有相应的可靠性。另外,切实加强核电站规划、选址、设计、制造与建造等过程的监管,确保核电设备与系统满足国家有关法律法规和技术标准的要求。

(六)大力普及核电科学技术和核电安全知识

随着公众的法律意识和公民权利意识的不断增长,对可能影响公民自身健康或环境的问题越来越关注。普及核电科学技术知识和安全知识对核电发展不可或缺。在全世界60多年的核电发展过程中,核电厂发生了一次又一次的事故,而且都发生在核电科技最发达的国家。公众从对核辐射没有太多认识到对核辐射危害心有余悸,特别是在当今清洁价廉的可再生能源大发展的环境下,越来越多的人对核电持反对态度,尤以高知识水平的人群为甚。我们不能保证核电不会再发生事故,但是当事故来临时,民众需要保持理性与科学的态度。因此,迫切要求大力普及核电知识,宣传核电科技进步成果,公开核电安全防护措施信息等,使越来越多的民众对核电的态度趋于理性,支持发展核电,有序高效应对核电突发事件,为国民经济发展提供清洁低碳的电力。

原文首发于《电力决策与舆情参考》2020年4月24日第16、17期


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