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智庫(kù)研究
榮?。何覈?guó)核電安全高效發(fā)展路徑與措施
時(shí)間:2020年08月20日 來(lái)源:中國(guó)核能行業(yè)智庫(kù)叢書(第二卷) 作者:榮健 點(diǎn)擊量: 分享:

作者簡(jiǎn)介

榮健,博士,畢業(yè)于蘭州大學(xué),先后在中國(guó)原子能科學(xué)研究院、國(guó)防科工委、國(guó)家能源局工作,現(xiàn)任國(guó)家能源局中國(guó)核電發(fā)展中心副主任,長(zhǎng)期從事核電行業(yè)管理、政策規(guī)劃研究等工作。

文章摘要

清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展已成全球能源發(fā)展的共識(shí)。核電作為安全可靠、清潔高效的優(yōu)質(zhì)能源,在我國(guó)發(fā)展還不充分,在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保障供應(yīng)安全、降低二氧化碳排放等方面,未來(lái)還應(yīng)發(fā)揮更加重要的作用。我國(guó)核電技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、裝備制造、建筑安裝、運(yùn)營(yíng)管理、燃料保障等能力足以支撐核電規(guī)模發(fā)展,但也面臨著一些發(fā)展不充分、不平衡、不協(xié)調(diào)的問題與挑戰(zhàn)。推進(jìn)核電安全高效、高質(zhì)量發(fā)展,需要做好技術(shù)、安全與經(jīng)濟(jì)等的統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)各個(gè)層面的協(xié)調(diào)融合。


核電是清潔、安全、高效的能源,提供了全球10%以上的電力供應(yīng)。與世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)核電發(fā)展還很不充分,核電在能源供應(yīng)中的占比偏低,在調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、保障供應(yīng)安全、降低二氧化碳排放等方面,核電還應(yīng)該發(fā)揮更加重要的作用。安全是核電的生命線,如何做好技術(shù)、安全與經(jīng)濟(jì)等的統(tǒng)一,實(shí)現(xiàn)核電安全高效、高質(zhì)量發(fā)展,需要做好五個(gè)方面的融合。

一、全球核電發(fā)展簡(jiǎn)況

目前全球在運(yùn)核電機(jī)組共450臺(tái),分布在30多個(gè)國(guó)家和地區(qū),總裝機(jī)容量達(dá)到了3.97億kW,約占全球電力總裝機(jī)的6.5%。2018年核電發(fā)電量約2.72萬(wàn)億kWh,已經(jīng)恢復(fù)到了日本福島核事故前的水平,占總發(fā)電量的比重約為10.2%,在能源消費(fèi)總量中的占比約為5%。在建核電機(jī)組55臺(tái),裝機(jī)容量約5600萬(wàn)千瓦,多數(shù)分布在亞太國(guó)家和地區(qū)。

核電發(fā)展與國(guó)家工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程密切相關(guān)。上世紀(jì)60至80年代,是核電發(fā)展的高峰期,這個(gè)時(shí)期核電的發(fā)展主要集中在美、歐、日等西方發(fā)達(dá)國(guó)家,這些國(guó)家用了十五到二十年時(shí)間基本完成了核電在國(guó)內(nèi)的布局,將核電占國(guó)內(nèi)總發(fā)電量的比重提高到了20%以上。

此后,受全球能源需求增長(zhǎng)放緩以及1979年美國(guó)三哩島核電站事故、1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故、1999年日本東海村核燃料循環(huán)設(shè)施超臨界事故等重大核事故影響,全球核電建設(shè)速度放緩。本世紀(jì)初,在中國(guó)、俄羅斯、印度等新興經(jīng)濟(jì)體帶動(dòng)下,全球核電發(fā)展出現(xiàn)復(fù)蘇,一批新的核電項(xiàng)目相繼開工。但2011年3月,日本福島第一核電站受地震和海嘯影響,發(fā)生嚴(yán)重核事故,再次減緩了全球核電復(fù)蘇步伐。

長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,全球能源的需求仍將一直保持增長(zhǎng)。國(guó)際機(jī)構(gòu)普遍預(yù)測(cè),到2040年全球能源需求將增長(zhǎng)25%~35%,需求增量將主要集中在新興經(jīng)濟(jì)體中的人口和資源大國(guó),即便經(jīng)合組織國(guó)家能源需求無(wú)增長(zhǎng)或持續(xù)下降,全球能源需求總量依舊堅(jiān)挺上揚(yáng)。

從能源消費(fèi)的種類上看,以石油、煤炭、天然氣為主的化石能源雖然仍將是世界能源供應(yīng)的主要來(lái)源,但清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展已成共識(shí),核電仍將全球能源發(fā)展的重要選擇。據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)(IAEA)等國(guó)際組織統(tǒng)計(jì),日本福島核事故發(fā)生后,全球有核或有意發(fā)展核電的46個(gè)國(guó)家中,有21個(gè)制定了更加積極的核電發(fā)展規(guī)劃,9個(gè)國(guó)家保持了福島核事故前制定的規(guī)劃目標(biāo)。統(tǒng)計(jì)表明,除中國(guó)之外,2000年至2010年間全球平均每年開工核電機(jī)組3.36臺(tái),福島核事故后的2011年至2017年則平均每年開工3.29臺(tái)核電機(jī)組,從這個(gè)數(shù)字在福島核事故前后相差甚微,可見核電的受重視程度并未減弱。

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                                                   圖1 中國(guó)和其他國(guó)家歷年開工核電機(jī)組數(shù)

客觀上看,核電在全球的發(fā)展前景仍被持續(xù)看好,廢核、棄核等觀點(diǎn)并非全球總體能源發(fā)展的主流。國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)在2017年對(duì)未來(lái)全球核電發(fā)展前景進(jìn)行了展望,提出了高、低兩種發(fā)展情景。高方案下,2030年全球核電裝機(jī)將達(dá)5.54億kW,2040年達(dá)7.17億千瓦,2050年達(dá)8.74億kW。低方案下,新建機(jī)組投產(chǎn)速度將暫時(shí)慢于在運(yùn)機(jī)組退役速度,2030年全球核電裝機(jī)為3.45億kW,2040年繼續(xù)降到3.32億千瓦,此后逐年上升,2050年超過(guò)目前規(guī)模,達(dá)到約4億kW。

與之相對(duì)應(yīng),國(guó)際能源署在2017年發(fā)布的世界能源展望中,預(yù)測(cè)了不同發(fā)展情景下的核電規(guī)模,提出2030年全球核電裝機(jī)約4.68~5.86億kW,2040年約5.16億~7.20億kW,核電在全球能源發(fā)電量中的占比在9%~15%之間。

盡管兩個(gè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)不同,但我們?nèi)钥傻贸鼋Y(jié)論,即核電仍將是未來(lái)全球電力供給的重要支柱。經(jīng)研究,我們認(rèn)為,2035年全球核電裝機(jī)容量將在5億~6億kW之間,新增裝機(jī)主要分布在中國(guó)、俄羅斯、印度等新興工業(yè)化國(guó)家和地區(qū),核電唯有達(dá)到這樣的規(guī)模,才能在應(yīng)對(duì)氣候變化、降低二氧化碳排放水平等約束條件下,支撐起全球能源的有效供給。

除了新增裝機(jī),到2040年全球?qū)⒂?36臺(tái)、約1億kW核電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間達(dá)到60年,全球?qū)⒂薪?20臺(tái)、約2.8億kW核電機(jī)組運(yùn)行時(shí)間達(dá)到50年。這意味著屆時(shí)將有大批核電機(jī)組面臨退役,需要建設(shè)一批新機(jī)組進(jìn)行替代,設(shè)備更新?lián)Q代也是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方面,這類情況主要集中在核電較早發(fā)展的歐洲和北美地區(qū)。

此外,隨著核能技術(shù)的突破和經(jīng)濟(jì)性的提升,除大型核電機(jī)組外,預(yù)計(jì)核能將在工業(yè)供熱、民用供暖、海水淡化、工業(yè)制氫等領(lǐng)域形成新的應(yīng)用空間,未來(lái)核能的利用在性質(zhì)、種類和程度方面都將得到豐富和提升。


二、我國(guó)核電發(fā)展現(xiàn)狀與展望
       根據(jù)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016—2030)》,我國(guó)能源消費(fèi)將持續(xù)增長(zhǎng),新增能源消費(fèi)主要由清潔能源提供。2030年我國(guó)能源消費(fèi)總量需控制在60億噸標(biāo)準(zhǔn)煤以內(nèi),其中煤炭比重將降低到50%以下,非化石能源消費(fèi)占比達(dá)到20%左右。為滿足減排要求,我國(guó)二氧化碳排放量應(yīng)該在2030年左右達(dá)到峰值,并要盡可能早的達(dá)到峰值,到2050年,非化石能源消費(fèi)占比需要超過(guò)一半,表明核電這種不排放溫室氣體的非化石能源還有較大發(fā)展空間。

總體上看,目前我國(guó)核能消費(fèi)比重偏低,規(guī)模發(fā)展核電的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益等,以及在保障我國(guó)能源安全和提升國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力中的戰(zhàn)略作用尚未充分體現(xiàn)。目前,我國(guó)大陸地區(qū)在運(yùn)核電機(jī)組45臺(tái),裝機(jī)容量4590萬(wàn)千瓦,在建11臺(tái),裝機(jī)容量1218萬(wàn)千瓦,這樣的數(shù)據(jù)完全可以、也需要得到進(jìn)一步提升。

根據(jù)中電聯(lián)統(tǒng)計(jì)快報(bào),2018年全國(guó)發(fā)電量達(dá)到6.99萬(wàn)億千瓦時(shí),其中核電發(fā)電量2944億千瓦時(shí),約占全國(guó)累計(jì)發(fā)電量的4.2%。雖然核電發(fā)電量總體占比很低,但核電占比地域差異大,部分沿海發(fā)達(dá)省份利用率較高,基本達(dá)到發(fā)達(dá)國(guó)家水平,例如,福建、海南、浙江、廣東、遼寧等省份,2018年核電在本省的電力占比已接近或超過(guò)20%,本地電力消納問題初步顯現(xiàn),這體現(xiàn)出我國(guó)核電發(fā)展的不均衡。

我國(guó)已經(jīng)是全球第一電力裝機(jī)和電力生產(chǎn)大國(guó),用電量超過(guò)全球總用電量的1/4。總量不小,但在全球電力中縱向比較,我國(guó)電力發(fā)展還很不充分。目前我國(guó)人均用電量約5000kWh,不到發(fā)達(dá)國(guó)家的一半,發(fā)展空間很大。綜合多方研究成果,預(yù)計(jì)2035年我國(guó)全社會(huì)用電量將達(dá)到11~12萬(wàn)億kWh,比2018年需要有較大的提升,這與我國(guó)經(jīng)濟(jì)高度繁榮發(fā)展的現(xiàn)實(shí)是相對(duì)應(yīng)的,成正比關(guān)系。

從未來(lái)電力供給看,受環(huán)境空間、資源條件、電力系統(tǒng)等多種因素制約,預(yù)計(jì)到2035年,煤電裝機(jī)可到11~12億kW,常規(guī)水電可達(dá)到4.5億kW左右,風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)各可達(dá)5~6億kW。而要實(shí)現(xiàn)非化石能源的消費(fèi)目標(biāo),就需要規(guī)模發(fā)展核電,使得核電發(fā)電占比達(dá)到10%,占一次能源消費(fèi)的5%,這個(gè)比重在未來(lái)15年應(yīng)該要全力實(shí)現(xiàn),也是可以做到的。


三、我國(guó)核電安全高效發(fā)展路徑與措施

經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展,我國(guó)已成為全球少數(shù)幾個(gè)擁有完整核電工業(yè)體系的國(guó)家之一,無(wú)論是核電技術(shù)研發(fā)、工程設(shè)計(jì)、裝備制造、建筑安裝還是管理運(yùn)營(yíng)、燃料保障等,都足以支撐未來(lái)規(guī)模發(fā)展,在新一輪核電發(fā)展機(jī)遇中,我們已經(jīng)取得了寶貴的比較優(yōu)勢(shì)。今年一季度,沉寂3年多的核電新項(xiàng)目審批也重新啟動(dòng)。3月18日,生態(tài)環(huán)境部公示了兩份關(guān)于福建漳州核電、廣東惠州太平嶺核電項(xiàng)目的環(huán)境影響報(bào)告書,顯示漳州核電1號(hào)機(jī)組、太平嶺核電1號(hào)機(jī)組均將于2019年6月份開工。這表明我國(guó)核電即將進(jìn)入新一輪高質(zhì)量發(fā)展的新階段。

但當(dāng)前我國(guó)核電發(fā)展在迎接機(jī)遇的同時(shí),仍面臨著一些發(fā)展不充分、不平衡、不協(xié)調(diào)的問題與挑戰(zhàn)。發(fā)展核電仍要堅(jiān)持以安全為前提,踏實(shí)進(jìn)取,在核電安全高效發(fā)展方面遵循以下路徑,采取相應(yīng)措施。

首先,核電發(fā)展要與整體能源和電力系統(tǒng)融合發(fā)展。實(shí)現(xiàn)能源電力供給結(jié)構(gòu)多元化,降低對(duì)單一能源品種的依賴,是能源大國(guó)發(fā)展的共同戰(zhàn)略選擇。核電應(yīng)與其他電源品種互為補(bǔ)充、相互支撐、協(xié)調(diào)發(fā)展,實(shí)現(xiàn)供給充分穩(wěn)定、安全可靠和經(jīng)濟(jì)可行。為此必須科學(xué)制定新一輪核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃,凝聚共識(shí)、明確預(yù)期,保持相對(duì)穩(wěn)定的建設(shè)節(jié)奏,引導(dǎo)配套能力建設(shè)有序投入;核電原則上承擔(dān)電力基荷,但也要降低對(duì)政策的依賴,通過(guò)市場(chǎng)機(jī)制為調(diào)峰調(diào)頻提供合理補(bǔ)償,提高電力系統(tǒng)整體運(yùn)行效益。

其次,核電發(fā)展要實(shí)現(xiàn)自身安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)融合。應(yīng)堅(jiān)持以下原則,一是堅(jiān)持核電安全為本,堅(jiān)決杜絕“跑冒滴漏”;二是主動(dòng)參與電力市場(chǎng),促進(jìn)核電“優(yōu)價(jià)滿發(fā)”;三是加強(qiáng)內(nèi)部成本管控,做好核電“降本增效”,四是深化管理改革創(chuàng)新,打造治理“現(xiàn)代引擎”,五是注重產(chǎn)業(yè)均衡發(fā)展,避免“木桶效應(yīng)”。

近年來(lái),全國(guó)電力市場(chǎng)化交易規(guī)模和比重逐年攀升。2016年全國(guó)市場(chǎng)化交易電量為全部電量的19%,2017年上升到26%,2018年達(dá)到30%左右。核電要越來(lái)越深度地參與電力市場(chǎng),堅(jiān)持上述5個(gè)原則,打好“市場(chǎng)牌”,實(shí)現(xiàn)安全與經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)融合。

在這方面,美國(guó)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值得學(xué)習(xí)。為了提高核電在電力市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力,美國(guó)在2016年組織開展了為期五年的“履行核電承諾”計(jì)劃,核心內(nèi)容是降本增效,目標(biāo)是到2020年實(shí)現(xiàn)美國(guó)核電總發(fā)電成本下降30%。美國(guó)這項(xiàng)行動(dòng)計(jì)劃履行的很好,截至目前,累計(jì)發(fā)布70余份行動(dòng)倡議,其中95%的倡議內(nèi)容得到推廣實(shí)施,美國(guó)所有核電廠都參與其中,取得了顯著的成效,這對(duì)于我們有很好的借鑒意義。

再次,核電科技創(chuàng)新要做好立足當(dāng)前與謀劃長(zhǎng)遠(yuǎn)相融合。技術(shù)與創(chuàng)新是發(fā)展的助推器,一定要注意看得長(zhǎng)遠(yuǎn)一些。這方面我們還有一些不足,主要體現(xiàn)在以下5個(gè)方面:

其一,自主品牌先進(jìn)核電技術(shù)仍需進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì),以提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力;其二,一些“卡脖子”的關(guān)鍵技術(shù)、核心部件和基礎(chǔ)材料仍需加大攻關(guān),進(jìn)一步提高自主制造能力和水平;其三,國(guó)內(nèi)小型堆研發(fā)尚未走出“大堆小型化”的局限,應(yīng)用前景不明朗。而具備固有安全、高度智能、極度簡(jiǎn)化、工廠預(yù)制、模塊配置等特征的小型核能裝置或可作為分布式能源,實(shí)現(xiàn)規(guī)?;瘧?yīng)用,目前尚需許多攻關(guān);其四,在第四代核能系統(tǒng)研發(fā)方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)在6種堆型均有投入,但各種堆型的技術(shù)基礎(chǔ)與發(fā)展?jié)摿Σ灰?,?yīng)該精心謀劃、提早部署,集中資源、突出重點(diǎn),分層次開展研發(fā)示范工作,形成梯次推進(jìn)的技術(shù)布局;其五,面向長(zhǎng)遠(yuǎn),要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性科技創(chuàng)新的投入,形成持續(xù)、穩(wěn)定的投入機(jī)制。

第四,核電發(fā)展要協(xié)同推進(jìn)與地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的融合。核電項(xiàng)目不是空中樓閣,一定要注意與地方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相融合,做到“接地氣”。其一,在項(xiàng)目前期準(zhǔn)備階段就要充分考慮區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略、產(chǎn)業(yè)升級(jí)、基礎(chǔ)設(shè)施、帶動(dòng)就業(yè)等綜合性需求,做好規(guī)劃,注重實(shí)效,務(wù)求落實(shí);其二,積極探索創(chuàng)新廠址保護(hù)模式,盤活地方土地資源,提高地方主動(dòng)保護(hù)廠址的積極性;其三,核電廠建設(shè)階段要積極參與并引導(dǎo)核電站周邊發(fā)展,實(shí)現(xiàn)核電站建設(shè)與周邊社會(huì)發(fā)展的相互促進(jìn)、共處共融優(yōu)化核電廠生產(chǎn)運(yùn)行管理,盡可能降低對(duì)周邊環(huán)境的影響,提高資源循環(huán)利用效率;其四,主動(dòng)開放共享和服務(wù)地方特色產(chǎn)業(yè),加強(qiáng)信息公開和公眾溝通,營(yíng)造良好的社會(huì)環(huán)境和群眾基礎(chǔ)。

第五,核電發(fā)展要以更開放的視野與國(guó)際市場(chǎng)相融合?!敖拥貧狻钡耐瑫r(shí)要具備國(guó)際意識(shí),要具備全球格局和心胸,要將國(guó)際化提高到戰(zhàn)略高度,與我國(guó)“一帶一路”倡議相融合。“一帶一路”沿線國(guó)家核電建設(shè)可占全球新建核電市場(chǎng)的80%,集中了全球近一半的天然鈾儲(chǔ)量,全產(chǎn)業(yè)鏈走出去產(chǎn)值可達(dá)3萬(wàn)億元,而且核技術(shù)應(yīng)用的市場(chǎng)潛力巨大。

要做到堅(jiān)持自主與協(xié)作并重,構(gòu)建全球核能發(fā)展的命運(yùn)共同體,展示負(fù)責(zé)任大國(guó)形象,履行大國(guó)承諾,在全球改善生態(tài)環(huán)境和應(yīng)對(duì)氣候變化發(fā)揮應(yīng)有作用;同時(shí)要注意科學(xué)認(rèn)識(shí)和把握核電裝備自主化,充分發(fā)揮國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)促進(jìn)和技術(shù)借鑒作用;還要做到“引進(jìn)來(lái)”和“走出去”結(jié)合,有效利用海外資源,多種方式引進(jìn)和利用國(guó)際高端核電人才;更要注意在有序競(jìng)爭(zhēng)中發(fā)展,以此形成強(qiáng)大合力,助推核電事業(yè)安全高效、高質(zhì)量發(fā)展。


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