近日,由中國舉辦第48個世界環(huán)境日。主題為“藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn),我是行動者”。每一位核工業(yè)從業(yè)者,正以實(shí)際行動,為應(yīng)對全球氣候變化和能源安全的雙重挑戰(zhàn),開拓清潔能源發(fā)展道路。
麻省理工學(xué)院能源倡議(MITEI)發(fā)布的《碳約束世界中核能的未來》報告中指出,核能是一種低排放、高效率的清潔能源,核能安全、高效的開發(fā)和利用不僅有利于應(yīng)對全球氣候變化問題,還能夠解決日益嚴(yán)峻的能源需求挑戰(zhàn),保障能源安全。在未來的低碳社會中,核能將與其他低碳能源技術(shù)一樣發(fā)揮至關(guān)重要的作用。然而,當(dāng)前由于眾多國家對核能的投資減弱,導(dǎo)致全球核能發(fā)展處于停滯的狀態(tài),為此報告強(qiáng)調(diào)要制定相關(guān)的政策和措施以刺激更多的投資,加大核能的發(fā)展力度,以充分發(fā)揮核能促進(jìn)低碳社會構(gòu)建的潛能。報告關(guān)鍵要點(diǎn)如下:
1、核電成本高昂
當(dāng)前許多發(fā)達(dá)國家核能投資已經(jīng)停滯,核能目前僅占全球一次能源生產(chǎn)的5%。出現(xiàn)這一問題的根本原因是成本。近幾十年來,其他發(fā)電技術(shù)成本持續(xù)降低,而新建核電站成本過于高昂。
2、核能有利于降低脫碳成本
核能將在全球深度脫碳中發(fā)揮關(guān)鍵作用,將核能納入低碳發(fā)電技術(shù)組合中有利于降低脫碳成本。
電力部門的深度脫碳是全球能源低碳轉(zhuǎn)型的重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域,雖然可以采用多種低碳能源技術(shù)組合來實(shí)現(xiàn)低碳或零碳發(fā)電,但研究顯示將核能納入到低碳發(fā)電技術(shù)組合的成本更低,且總成本隨核能成本下降而降低(圖1)。

圖1 不同碳排放限制(gCO2/kWhe)下美國新英格蘭地區(qū)和中國天津-北京-唐山(TBT)地區(qū)的平
均系統(tǒng)電力成本(左圖,美元/兆瓦)和核電裝機(jī)容量(右圖,峰值需求百分比)
注:2050年各可用技術(shù)的三種組合情景:(a)無核能;(b)包含核能,以名義隔夜資本成本計(jì)算(新英格蘭地區(qū)為5500美元/kWe,TBT為2800美元/kWe);(c)包含核能,以改善隔夜資本成本計(jì)算(新英格蘭地區(qū)為4100美元/kWe,TBT為2100美元/kWe)
3、減少核電站建設(shè)成本的主要措施建議
•重視利用經(jīng)過驗(yàn)證的項(xiàng)目/施工管理實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),以提高新核電廠的執(zhí)行和交付成功率。 最近美國和歐洲的核電基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)表明,由于缺乏項(xiàng)目的管理和經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)致很多建設(shè)項(xiàng)目無法在預(yù)定的時間和預(yù)算范圍內(nèi)完成交付。因此,需采取如下措施:
(1)施工前要先整理出詳細(xì)項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案;
(2)使用經(jīng)過驗(yàn)證的供應(yīng)鏈和熟練勞動力;
(3)在設(shè)計(jì)過程的早期階段將制造商和建造商納入設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì),以確保工廠系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn);
(4)需任命一名在管理多個獨(dú)立分包商方面具有成熟專業(yè)知識的主要項(xiàng)目經(jīng)理;
(5)合同結(jié)構(gòu)能夠確保所有承包商對項(xiàng)目擁有既得利益;
(6)創(chuàng)造靈活的監(jiān)管環(huán)境以便及時應(yīng)對設(shè)計(jì)和施工中可能出現(xiàn)的意外變化。
•從高度依賴于場地的復(fù)雜現(xiàn)場建設(shè)轉(zhuǎn)向標(biāo)準(zhǔn)化工廠制造。 設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)化的核電站建造流程可大幅降低資本成本和縮短新核電廠建設(shè)進(jìn)度。美國和歐洲的核電廠建設(shè)效率一直很低,應(yīng)擴(kuò)大在工廠的生產(chǎn),利用制造業(yè)的更高生產(chǎn)率以制造復(fù)雜的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和組件。使用一系列交叉技術(shù),包括模塊化工廠預(yù)制和現(xiàn)場模塊化組裝建設(shè)、先進(jìn)的混凝土解決方案(例如鋼板復(fù)合材料、高強(qiáng)度鋼筋、超高性能混凝土等)、地震隔離技術(shù)和先進(jìn)的電廠布局技術(shù)等,可降低核電廠的建設(shè)成本和縮減建設(shè)進(jìn)度。對于不太復(fù)雜的系統(tǒng)、結(jié)構(gòu)和部件或在建設(shè)效率較高的地方(如亞洲),則可選擇傳統(tǒng)方法。應(yīng)將以上建議用于所有反應(yīng)堆概念和設(shè)計(jì)中,包括第三代輕水堆、小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)和第四代反應(yīng)堆等,通過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和建筑方法的創(chuàng)新,可使核電在成本上具備與其他發(fā)電技術(shù)相當(dāng)?shù)膬r格競爭力。
4、針對核能安全問題的措施建議
•反應(yīng)堆的固有和被動安全功能設(shè)計(jì)。 開發(fā)具有高化學(xué)和物理穩(wěn)定性、高熱容、負(fù)反應(yīng)性反饋和高裂變產(chǎn)物保留率的核材料,以及非能動安全系統(tǒng)。一些第三代輕水堆已經(jīng)采用了此類設(shè)計(jì),并已用于中國、俄羅斯和美國的新建核電站中。被動安全設(shè)計(jì)可以降低發(fā)生嚴(yán)重事故的幾率,并在發(fā)生事故時減輕場外后果。此類設(shè)計(jì)使新核電站更易獲得許可,并加速其在發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家的部署。基于輕水反應(yīng)堆的小型模塊化反應(yīng)堆(如美國NuScale核電公司的小型模塊化反應(yīng)堆)和成熟的第四代反應(yīng)堆等先進(jìn)反應(yīng)堆也具有這些特征,可以用于商業(yè)部署。此外,對美國和國際監(jiān)管環(huán)境的評估表明,目前的監(jiān)管體系足夠靈活,可以接受這些先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì),對現(xiàn)行監(jiān)管框架的修改可提高許可審查的效率和效力。
為了充分利用核能提供的經(jīng)濟(jì)機(jī)會和低碳潛力,政府的作用至關(guān)重要,報告最后針對如何更好的發(fā)展核能為決策者提出了戰(zhàn)略性建議:
•脫碳政策應(yīng)創(chuàng)造一個公平競爭環(huán)境,使所有低碳發(fā)電技術(shù)能夠憑借其自身優(yōu)勢進(jìn)行良性競爭。 取消核能的政策阻礙了對核技術(shù)的投資,這可能會增加脫碳成本并減緩氣候目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的進(jìn)程。將二氧化碳排放成本計(jì)入電價可以更公平地認(rèn)識到所有氣候友好型能源技術(shù)的價值,現(xiàn)有和新建核電站都將從中受益。
•政府應(yīng)建立反應(yīng)堆試點(diǎn),以進(jìn)行針對監(jiān)管許可的測試和運(yùn)營。 這些試點(diǎn)應(yīng)支持企業(yè)進(jìn)行新型反應(yīng)堆原型測試,政府應(yīng)提供適當(dāng)?shù)谋O(jiān)督和支持,包括安全協(xié)議、基礎(chǔ)設(shè)施、環(huán)境審批和燃料循環(huán)服務(wù),并直接參與所有測試。
•各國政府應(yīng)從四個方面圍繞先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)、原型堆測試和商業(yè)部署建立資助計(jì)劃:( 1)分擔(dān)監(jiān)管許可費(fèi)用的資金;(2)分擔(dān)研發(fā)費(fèi)用的資金;(3)為實(shí)現(xiàn)具體技術(shù)的里程碑式進(jìn)展提供資金;(4)為核電企業(yè)提供專有的信貸資金以獎勵企業(yè)在核電技術(shù)創(chuàng)新和成功示范。
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