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池式堆优势明显 核能清洁供暖迎来窗口期

国际电力网  来源:中国能源报  日期:2018-12-05
  伴随清洁取暖规划全面推进落实,核能供暖迎来了发展的最佳窗口。
 
  中国工程院院士叶奇蓁近日在“2018民用核技术绿色发展论坛”上介绍,今年6月,位于山东烟台的海阳核电站已与当地政府接洽,拟开展一期项目两台机组向城市供热项目的前期工作。据了解,海阳核电一期项目采用第三代核电技术AP1000百万千瓦级压水堆核电机组,1号机组已投运,2号机组已实现并网,两台机组“双投产”近在眼前。
 
  从上世纪80年代开启首次核能供热工程试验以来,过去近四十年中,我国没有中断核能供热的研发工作。截至目前,国内已有且即将展开工程示范的供热堆主要包括ACP100和CAP200小型供热堆、“燕龙”池式低温供热堆、壳式供热堆NHR200-Ⅱ、微压供热堆HAPPY200。
 
  热源紧缺空间大
 
  “我国供暖能源结构急需调整,热源燃煤热电联产占48%,燃煤锅炉占33%。”叶奇蓁介绍。中核新能源有限公司总经理陈华随后补充指出:“截至2016年,我国清洁取暖面积69亿平方米,清洁取暖率34%,还有66%需要改造或替代。”
 
  十部委2017年12月印发的《北方地区冬季清洁取暖规划(2017—2021)》(以下简称《清洁取暖规划》)提出,到2019年,北方地区清洁取暖率达到50%,替代散烧煤7400万吨。到2021年,北方地区清洁取暖率达到70%,替代散烧煤1.5亿吨。
 
  “这些数字意味着未来几年,大量的散烧煤和燃煤锅炉将被替代。”一位供热行业人士表示,“清洁取暖行动伊始,津京冀地区便开始实施‘煤改气’‘煤改电’试点工程。但天然气在我国是稀缺资源,每年进口量占国际天然气贸易总额的40%,用其充当如此大体量的热源显然不可行。此外,‘煤改电’也因成本高等一系列问题频频碰壁。”
 
  一边是能源短缺制约供热发展,另一边大量清洁能源急需“补位”,采取何种热源,成为清洁供暖的“必选题”。
 
  对此,叶奇蓁认为:“水电、风电等可再生能源在供热中的应用程度较低,生物质能、太阳能等可再生热源更适合于农村和小县城等负荷稀疏的地区,难以成为城市集中供热的主要热源。若将核电站热电联供与低温供热堆相结合,对清洁供暖热源多样化具有重要意义。一座400MWt池式低温供热堆每年可替代32万吨燃煤或16000立方米天然气,每年消耗核燃料大约仅2.5万吨。”
 
  池式堆优势明显
 
  据叶奇蓁介绍,城市核能供热目前主要有两种方式,一是采用城市专用低温供热堆,输出压力为1-2MPa,由于参数低可建在城市近郊;另一种是核电站热电联供电站,抽汽温度和压力根据热网需求、输热管线长短决定。
 
  相关资料显示,池式低温供热堆就是将堆芯放在常压水池的深处,利用水层的静压力提高芯堆出口水温,以满足城市供热的温度要求。业内专家普遍认为,得益于“集安全与经济于一身”的独特优势,该技术是城市清洁取暖热源多样化的“不二之选”。
 
  “池式低温供热堆固有安全性好,几乎零熔毁,即使不采用任何余热冷却手段,1800多吨的池水可确保芯堆不会裸露。而且,在严重事故情况下,反应堆依赖固有负反馈特性可实现自动停堆,即使没有任何干预,也可实现26天堆芯不熔毁。”叶奇蓁称。
 
  此外,池式低温堆还具有零排放、易退役等优点。陈华告诉记者:“该堆增设压力较高的中间隔离回路,确保一回路水不会进入供热回路。而且,该堆放射性源项总量小,是常规核电站的百分之一,我国已有类似的池式堆退役经验,厂址还可恢复绿色使用。”
 
  据了解,国际上已建成200多座泳池式反应堆,累计安全运行10000堆车。国内已建9座泳池式反应堆,累计安全运行超过300堆车。
 
  规模发展障碍大
 
  值得一提的是,我国核能供热产业化之路一波三折。
 
  上世纪90年代,清华大学和核二院先后在辽宁阜新、吉林珲春、天津等地进行了核供热站预可行性研究,但几乎全部“夭折”。至今,我国仍未落成一座商用供热堆。
 
  “当时的市场时机不够成熟,并无碳减排及雾霾的环境压力。根本原因在于,当时重要技术设备不成熟,壳式低温堆与池式低温堆相比仍然存在设计缺陷,也未系统考虑热网系统的特点和需求。”中国电力发展促进会核能分会副会长田力称。
 
  对此,上述供热行业人士表示,供热技术也有一个逐步发展的过程。“在技术成熟的前提下,迫于环境压力,核供热发展向前迈出了实质性步伐。《清洁取暖规划》中明确指出,研究探索核能供热,推动现役核电机组向周边供热,安全发展低温泳池堆供暖示范。”
 
  据记者了解,中核新能源有限公司目前已在辽宁、内蒙古、陕西等地筛选了示范工程厂址,正在开展前期工作,预计2020年后建成投运。“今年7月,国家电投发起了核能供暖产业联盟,吉林省长白山项目已经完成了普选报告审查,通化市核供热的厂址普选工作也已启动。”国家电投集团核能安全与发展部主任王晓航介绍。
 
  关于核能供热能否最终规模化落地,业内专家普遍认为,核安全认知问题仍是掣肘。陈华表示:“经过几十年的科普,公众、企业和政府‘谈核色变’的情绪有所缓解,但仍然要加大科普宣传,主管部门加强引导。此外,管理问题不容忽视,要按市场化规律办事,要体现出池式低温堆供热的经济和社会价值,也要有合理的配套政策保障。”
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