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全球电力脱碳需遏制核电比例下降趋势

日期:2020-08-04    来源:能源杂志  作者:李言瑞 白云生

国际电力网

2020
08/04
09:35
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关键词: 核电机 清洁能源 核电机

如果全球不采取行动为发展核电提供更多支持,全球向清洁能源转型的努力会变得更加困难,成本也将更高。

发达国家的核电机组大多建于20世纪90年代之前,目前这些机组面临老化和到龄退役的现状。如果发达国家的核电政策没有变化,到2025年这些国家的核电容量将减少25%,到2040年将减少65%,这些减少的装机容量将导致全球增加40亿吨的碳排放。

如果全球不采取行动为发展核电提供更多支持,全球向清洁能源转型的努力会变得更加困难,成本也将更高。

一、全球核电面临退役关停问题

1. 全球核电占比持续下降,影响全球清洁能源的转型速度。

2019年,核电在全球电力结构中的占比达到10%,发达国家的核电占比为18%,是电力结构中最大的低碳电力来源。受发达国家关停老旧核电机组的影响,近年来核电在全球电力结构中的占比在持续下降。

尽管近年来全球风电和光伏发电大规模发展,但由于核电的减少,2018年清洁能源发电量在全球总发电量中的份额与20年前持平,为36%。阻止核电占比的下降对于加快电力行业的脱碳步伐至关重要。

2. 全球清洁能源转型需要发展包括核电在内的一系列能源技术。

全球能源越来越以电力为基础,这意味着实现清洁能源转型,关键是把电力来源向低碳清洁化转变,减少工业、运输和供暖等领域化石燃料的碳排放。

假设未来能源需求和碳排放主要来源于运行核电站的国家,要实现与可持续发展目标(包括国际气候目标),清洁电源的发展速度必须是目前的三倍,到2040年全球85%的电力需要来自清洁能源,而现在只有36%,并且全球核发电量还需要增加80%。

3. 核电是优良稳定的基荷电源,也可以做到参与调峰。

核电有助于保持电网稳定。在一定程度上,核电可以根据电力供需情况参与调峰。随着风电和光伏发电等可再生能源的占比逐渐上升,对核电参与调峰的要求将会逐渐增加。核电需要的燃料相对较小,有助于降低电网受可再生能源发电的季节性波动的影响,起到加强能源安全的作用。

二、延长核电机组寿命是能源转型的关键

1. 发达国家核电机组延寿面临多种非不确定因素,能源政策和监管要求是发达国家老化核电是否成功延寿的关键。

目前,发达国家核电机组的平均年龄是35年,欧盟和美国拥有世界最大装机容量的核电产业(各超过1亿千瓦),核电机组的平均寿命分别是35年和39年。由于目前在运的核电机组绝大多数是二代核电技术,设计寿命是40年,如果不进行延寿,到2025年发达国家将关闭目前约1/4的核电机组,剩余核电机组的命运取决于接下来几年机组是否延寿的决定。

以美国为例,约有90座核电机组取得了运行60年的许可证,但有几座已经提前退役,更多机组处于是否退役的讨论之中。在欧洲、日本和其他发达国家,机组延寿也面临着诸多不确定因素。

2. 经济考量也是决定核电是否延寿的重要因素。

机组延寿成本比新建核电项目要便宜得多,而且与其他发电技术(包括新的风电和光伏发电项目)相比,通常具有成本竞争力。然而,为确保核电机组安全稳定运行,机组延寿仍然需要很大的投资来更换和维修关键部件和设备。

低上网电价和低碳价,以及有关核电机组冷却水源的新规定,使美国一些核电站已经在财务上无法维持。此外,市场和监管体系往往会对核电采取严厉措施,却没有考虑核电作为清洁能源的价值和对电力安全的贡献。因此,发达国家的大多数核电机组都面临过早关闭的风险。

3. 发达国家投资建设新核电项目的障碍大。

核电项目投资规模大、前期开发时间长;存在建设过程中的安全质量、延期和超概风险;未来政策或电力系统本身变化的可能性。芬兰、法国和美国的EPR、AP1000等先进核电技术一直在拖期,甚至芬兰EPR项目已经拖期了13年之久。事实证明,这些核电项目的实际成本远远高于最初预算,并打消了投资者对新核电项目投资的积极性。

三、全球核电发展的政策建议

保持开放的态度:授权对现有核电机组延寿,延寿后确保机组安全运行。

价值可调度性:规划电力市场时,适当评估维持电力安全所需的配套服务,包括容量适宜性和电力调价服务。确保配套服务运营商,包括核电配套服务运营商,得到公平竞争的补偿。

重视非市场利益:为核能和其他低碳能源建立公平竞争环境,关注其对环境和能源安全的价值,并给予相应的补偿。

改进安全规定:必要时,改进安全规定,以确保核电机组安全稳定运行。在技术可行情况下,这些规定应当包括允许核电站灵活运行,以为电力系统提供辅助服务。

建立具有吸引力的融资框架:建立风险管理和融资框架,帮助以可接受的成本为新建和现有的核电项目筹集资金,同时也应当研究核电项目的风险状况和长期前景。

支持新电项目建设:确保许可证申请过程中不会导致项目延误,确保安全要求不会导致不合理的成本增加。支持标准化建设,在整个核电行业内通过学习效应,降低建造成本。

支持创新型反应堆设计:加快新反应堆设计的创新,例如小型模块化反应堆,降低成本,缩短建造周期,研究提高核电机组运行灵活性的技术,以促进将快速发展的风电和光电并网。

保护人力资本:保护和发展核电领域的人力资本和项目管理能力。

四、我国核电产业发展的预测与建议

1. 核电审批重启迎来复苏,核电建设将加速,未来核电发展潜力广阔。

有序稳妥推进核电建设仍然是我国的基本战略,安全高效发展核电是清洁能源时代的必然选择。我国将在确保安全的前提下,继续发展核电。自2015年核准8台核电机组后,我国核电行业经历了3年多的“零核准”状态,而在2019年国家能源局宣布山东荣成、福建漳州和广东太平岭核电项目核准开工,核电重启迎来复苏。

据预测,到2035年全球电力平均年增速为2.2%至2.3%,我国发电量增速较高,如按3%来预测,到2035年可能达到28亿至30亿千瓦总装机容量。如果将核电的发电量占比提升一倍,达到8%,预计到2035年我国在运核电机组将达到1.5亿千瓦,在建5000万千瓦,为实现这个目标,每年须开工6至8台机组。若以每台投资100亿元至200亿元计算,投资规模高达千亿元。

2. 加快探索核能的多用途应用。

目前,我国能源转型升级进入了新阶段,对核能的多元利用提出了更高要求。2004年6月,国际原子能机构倡导成立“革新型小型核能装置”协作研究项目,主要致力于核能多用途利用,包括城市区域供热、海水淡化、工业工艺供热、偏远地区及孤网热电联供、海洋开发能源需求等。

我国已经开始探索核能的多用途应用。2010年,中核集团正式启动玲龙一号专项科研工作,2016年4月成为全球首个通过国际原子能机构通用安全审查的小型堆,是全世界小堆发展的一个重要里程碑。2019年7月,海南省举办自由贸易试验区建设项目(第五批)集中开工和签约活动,中核集团宣布启动玲龙一号示范工程建设。2019年底,首例核能供热项目在山东海阳投入运营,70万平米居民和公共建筑用上清洁能源,告别烧煤取暖的历史,开辟了核能综合利用的新纪元。

随着核能在我国的建设加快,应对能源转型的需要,我国将加快探索核能的多元利用。

3. 加快完善核安全法规标准。

截至2020年3月,我国在运核电机组47台,位列世界第三,在建核电机组11台,位居世界第一。在此背景下,我国应加快完善核安全法规标准建设,尽快出台《原子能法》。2019年9月,我国首次发布《中国核安全白皮书》,全面分享了中国核安全监管理念和实践,有效回应了社会公众对核安全的关切,展示出我国倡导构建核安全命运共同体的决心和行动。

与此同时,《核安全法》的颁布为实现核能利用的持久安全和健康发展提供了法制保障。目前,核安全法规标准顶层设计日趋完善,修订工作加快。随着“十四五”的到来,核与辐射安全法规标准也将进一步完善、落实,我国核能产业发展将迎来新阶段。


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