從本世紀(jì)中葉起到現(xiàn)在，人們都在嚴(yán)肅地談?wù)撝?ldquo;脫碳”的問題。也許現(xiàn)在是時候，以一種與“真相”和解、以一種向前推進(jìn)的方式，而不是以往“喊口號”的形式，或是各自為陣、相互攻擊的姿態(tài)，來嚴(yán)肅地談?wù)労穗妴栴}。

　　如果核電在能源系統(tǒng)中占據(jù)一席之地，那么它將在未來能源系統(tǒng)中扮演什么角色?將如何確保電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性、建成的及時性以及投資的準(zhǔn)確性?對于核能領(lǐng)域新技術(shù)發(fā)展的假設(shè)是什么?對于核廢料的長遠(yuǎn)計劃又是什么?

　　如果核電徹底退出，那么將以何種電源滿足世界日益增長的能源需求?不僅是目前的居民用電需求，還有電氣化運輸、供暖和工業(yè)所需的電力。

　　就在今年早些時候，由美國眾議員亞歷山大·奧卡西奧·科爾特斯(Alexandria Ocasio Cortez)和參議員埃德·馬基(Ed Markey)共同提出，并由92名眾議員、12名參議員和數(shù)十名民主黨總統(tǒng)候選人共同發(fā)起的綠色新政中，并沒有提及核能發(fā)電。那么，核電究竟是維持或是退出?新建還是停滯?是否繼續(xù)投資于下一代核電技術(shù)?從目前來看都未可知。

　　也正因如此，我們需要認(rèn)真考慮核電的出路問題。無論你是終身反核運動者，還是新科技的狂熱粉絲。

　　面臨的挑戰(zhàn)

　　首當(dāng)其沖，是如何應(yīng)對“脫碳”挑戰(zhàn)。

　　正如政府間氣候變化專門委員會(IPCC)去年10月的報告表明，要使全球“脫碳”經(jīng)濟(jì)保持在與巴黎協(xié)定中“2攝氏度”的目標(biāo)運行在一致的軌道上，到2030年全球必須減少20%的碳排放，而如果將目標(biāo)設(shè)定在“1.5攝氏度”，則需要減少45%的碳排放。而在過去的18年里，全球能源領(lǐng)域的碳排放量增長了40%以上。

　　電力領(lǐng)域是全球最大的碳排放源——占二氧化碳總排放量的42%，而且其中“逃逸甲烷”的占比可能更大。因此，到下一個十年末的碳減排計劃，都需要以電力領(lǐng)域的“脫碳”為中心陣地。因為其不僅是最大的排放源，而且也是最適合運用市場手段來解決問題的領(lǐng)域。

　　2018年，全球電力領(lǐng)域的總發(fā)電量超過26000太瓦時。根據(jù)彭博新能源財經(jīng)(BloombergNEF)的數(shù)據(jù)，核電在其中的占比約為10%;化石燃料占比63%，其中煤電是最大的基礎(chǔ)能源，占比37%;其次是天然氣，占比23%。可再生能源提供了26%的發(fā)電份額，其中最大的貢獻(xiàn)者是水電，占比16%;風(fēng)能和太陽能發(fā)電分別占比4.8%和2.2%，僅占總發(fā)電量的7%。

　　但值得一提的是，盡管占比總發(fā)電量僅為7%，但對于全球的風(fēng)電和太陽能發(fā)電來說，已經(jīng)是一項非凡的成就——從世紀(jì)之交開始受到關(guān)注，這些新能源發(fā)電技術(shù)克服了巨大的初始成本劣勢，并推動了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和市場結(jié)構(gòu)的全面改革。

　　但是反過來想想，近20年的非凡增長，以及近3萬億美元的投資，風(fēng)電和太陽能發(fā)電的發(fā)電量仍然只占比7%，僅僅滿足了3%的終端能源需求。所以，當(dāng)我們談到2030年全球能源系統(tǒng)“脫碳”目標(biāo)時，風(fēng)電和太陽能發(fā)電可能還并不是一個特別令人信服的“跳板”。

　　因此，在經(jīng)濟(jì)增長達(dá)到一定水平的前提下，如果計劃在電力行業(yè)依靠新能源發(fā)電技術(shù)實現(xiàn)20%或45%的碳減排目標(biāo)，那么在未來十年中，風(fēng)電和太陽能發(fā)電需要增加2至4倍的產(chǎn)能，也就是過去20年產(chǎn)能總和的2至4倍。

　　BNEF最近發(fā)布的“2019年新能源展望”(NewEnergyOutlook，2019)指出，“憑借現(xiàn)有的技術(shù)，雖然我們有望達(dá)到溫度控制區(qū)間的下限，但在目前的發(fā)展軌道上，我們極有可能達(dá)不到這一區(qū)間的上限。”

　　正如我們所看到的，現(xiàn)實情況總是與想象脫節(jié)。因為電力領(lǐng)域的碳排放只占整個能源系統(tǒng)排放的42%，而在供暖、運輸和工業(yè)領(lǐng)域，碳減排的路徑也是依賴于電力領(lǐng)域來實現(xiàn)，無論是直接的、還是通過碳捕獲和儲存(CCS)技術(shù)，抑或是通過某種形式的電氣化來實現(xiàn)。

　　如果將整個能源系統(tǒng)20%~45%的脫碳目標(biāo)全部轉(zhuǎn)化為電力領(lǐng)域的目標(biāo)，也就意味著在2030年之前，電力領(lǐng)域需要實現(xiàn)30%或90%的減排，才能分別保持在“2攝氏度”或“1.5攝氏度”的運行軌道中。這也意味著要再建造10~15倍于目前風(fēng)力和太陽能發(fā)電的裝機(jī)容量。

　　當(dāng)然，我們不能忽視能源效率的提高，正如國際能源署(IEA)剛剛成立了能源效率緊急行動全球委員會。盡管我們可以假設(shè)，在未來十年里，全球經(jīng)濟(jì)將保持平穩(wěn)發(fā)展，能源強(qiáng)度將減少四分之一，但是從目前的情況來看，在任何主要經(jīng)濟(jì)體實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展時期，我們所期待的上述的改善速度還從未出現(xiàn)過。

　　所以，我們可能仍需要寄希望于5~10倍于現(xiàn)有產(chǎn)能的累積，但事實上，風(fēng)電和太陽能發(fā)電如此迅猛的增速，極有可能會伴隨著未來一定程度上的產(chǎn)能削減。

　　核電再審視

　　2018年，EON在巴伐利亞的Isar-2核電站生產(chǎn)了11.5太瓦時的電能。這座核電站始建于1988年，是世界上發(fā)電量第二大的核電站。相比之下，丹麥全境所有6100臺風(fēng)電機(jī)組在2018年生產(chǎn)了13.9太瓦時電能。也就是說，一臺核電機(jī)組的“零碳”發(fā)電量是丹麥所有風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的83%。

　　如果Isar-2的運行壽命能夠安全運行至60年，也就是延續(xù)到2048年，它將持續(xù)生產(chǎn)大量的“零碳”電力，但可惜的是，它將于2022年關(guān)閉。

　　2018年，可再生能源為德國電力消費者提供了36%的電能需求，同樣，可再生能源也滿足了英國34%的電力需求。英國在增加可再生能源電力供給的同時，還維持了其核電的發(fā)電能力，使其二氧化碳排放強(qiáng)度削減一半至222gCO2/kWh，但德國選擇關(guān)閉其核電站，使其二氧化碳排放強(qiáng)度達(dá)到490gCO2/kWh，是英國碳排放強(qiáng)度的兩倍多。

　　盡管德國關(guān)閉了大部分燃煤發(fā)電廠，但到目前為止，德國電力系統(tǒng)的碳排放強(qiáng)度仍然會超過300gCO2/kWh。在法國的電力系統(tǒng)中，72%的電量依賴核能，眾所周知，該國的碳排放強(qiáng)度低于100gCO2/kWh。

　　按照去年煤炭委員會的提議，直到2038年德國的煤電才能完全退出，這與“2攝氏度”的協(xié)定軌跡是不完全一致的。同時，德國并沒有顯示出意愿恢復(fù)其已經(jīng)關(guān)閉的核電站。

　　這將導(dǎo)致一場氣候“悲劇”，正如德國的反核活動人士也將與化石燃料促進(jìn)者一樣，被歷史劃定在同一戰(zhàn)線之上。但更為重要的是，即便德國其余7座核電站將無法被“挽救”，但其他國家并沒有效仿德國的做法——關(guān)閉現(xiàn)有高性能、安全的核電站。

　　目前人們更為關(guān)注的是核電的安全性。從客觀的角度來看，核電是目前最為安全的能源發(fā)電技術(shù)之一。2016年的一項研究表明，在每太瓦時燃煤發(fā)電的過程中，約導(dǎo)致224人死亡，其中包括采礦、道路事故、空氣和水污染，死亡人數(shù)是太陽能發(fā)電、風(fēng)電和核能發(fā)電的2000多倍。

　　除了安全性以外，民間反核人士的論據(jù)還有核電的經(jīng)濟(jì)性。如果單就這一點來說，理由成立的條件并不針對所有的核電機(jī)組。據(jù)美國核能研究所估算表明，2018年美國現(xiàn)有核電機(jī)組的平均電力成本僅為每兆瓦時33.50美元。

　　國際能源署(IEA)近期發(fā)表了一份題為《清潔能源系統(tǒng)中的核電》的報告，其中提到，即使在現(xiàn)有成本中加上每十年一次的深度安全評估和必要的升級改造，由此產(chǎn)生的額外成本折合入電力成本也僅為每兆瓦時 40~55美元。很簡單，對于大量的可調(diào)零碳電力來說，核電仍然是具有強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)性的。

　　關(guān)于核電站退役

　　世界上現(xiàn)有的452座核電站都將面臨退役的“潛在職責(zé)”。正如英國政府估計，在未來120年內(nèi)，該國將花費2340億英鎊(約2970億美元)，用于拆除17座舊核電站及核反應(yīng)堆的清理工作。

　　其中75%的站址都位于塞拉菲爾德(Sellafield)，這是核能和核武器工業(yè)的重要聚集地點。如果排除塞拉菲爾德(Sellafield)，剩余其他站點的退役清理費用為298億英鎊。

　　同樣，德國提供了380億歐元用于17座核反應(yīng)堆的退役，折合每個反應(yīng)堆22億歐元，這一數(shù)字與英國的估算類似。然而，法國預(yù)估其退役費用卻降低了一個數(shù)量級，僅為每吉瓦3億歐元，法國電力公司(EDF)僅提供了230億歐元用于其58個現(xiàn)有反應(yīng)堆的退役，但業(yè)內(nèi)認(rèn)為這一數(shù)字并不可信。

　　最后，我們必須談?wù)労藦U料。在一個很容易被情緒化的問題面前，我們要保持正確的態(tài)度。

　　全球核工業(yè)，包括醫(yī)療、工業(yè)試驗、食品處理和其他用途所產(chǎn)生的核廢料，每年約有3.4萬立方米的高等級核廢料產(chǎn)生，如果等量化估算，它可以被裝進(jìn)一個足球場面積的兩層樓建筑物中。近50年來，高等級核廢料均被安置在內(nèi)華達(dá)州的特斯拉吉加弗多利核廢料工廠中。

　　顯然，將放射性物質(zhì)的半衰期留給子孫后代來管理，似乎并不明智。

　　切勿將現(xiàn)有核電站退役與新建核電站混為一談

　　很明顯，要想保持“2攝氏度”、甚至是“1.5攝氏度”的能源發(fā)展軌跡，我們必須盡量維持現(xiàn)有核電廠的正常運行，并盡量延長它們的壽命。

　　顯然，從邏輯上說，維持現(xiàn)有核電站應(yīng)該是一個很好的想法，絕對優(yōu)于以同樣的技術(shù)再新建一座核電站。

　　在2014年時，核電曾信心滿滿的規(guī)劃了一條“復(fù)興”之路，但由于福島核事故的余波未平，核電的發(fā)展走向了完全相反的道路——通過新建核電站來證明其安全可信賴程度。

　　位于南卡羅萊納州的兩座新建西屋AP1000機(jī)組，最初投資預(yù)算為115億美元，計劃于2017年投入運營，但直到投資達(dá)到90億美元，仍未完成總工程量的一半，最終該項目被放棄建設(shè)。

　　位于格魯吉亞的兩臺發(fā)電機(jī)組也計劃在2017年開始運營，預(yù)計成本為147億美元。但截止到發(fā)稿前，其預(yù)定的調(diào)試日期改為2022年，預(yù)計總投資將超過270億美元。這兩個項目的失敗引發(fā)了西屋電氣公司的破產(chǎn)，也幾乎使其所有者——東芝(Toshiba)公司瀕臨倒閉。

　　同樣，在歐洲的情況也并不樂觀。EDF承諾在2010年前完成芬蘭的1.6吉瓦OlkiluotoEPR發(fā)電項目，總投資成本為35億美元，但從目前情況看來，已經(jīng)花費了大約100億美元，直到在2020年才能投入運行。位于EDF公司附近的Flamanville核電站最初計劃成本投入為38億美元，在2012年完工。但這些計劃完全被反應(yīng)堆容器故障所打亂，從而也導(dǎo)致了成本上升至126億美元，運行時間推遲到今年年內(nèi)。

　　就在上個月，法國核安全監(jiān)管機(jī)構(gòu)拒絕了EDF關(guān)于先投運、后修復(fù)故障的要求。這也就意味著，作為EDF的旗艦項目，將很難實現(xiàn)在2022年底前投運的目標(biāo)，同時，其最終成本仍然是個未知數(shù)。

　　在英國，欣克利C項目曾被EDF的前首席執(zhí)行官承諾，到2007年被作為英國的“圣誕禮物”投運，但現(xiàn)在看來像至少在2027年才能投入運行。當(dāng)時，英國人曾被承諾，將從2012年開始的35年內(nèi)，以每兆瓦時92.50英鎊的價格享受該電站的電力，但是從目前看來，這個價格至少要抬升至106.40英鎊(134美元)每兆瓦時。同時，英國財政部還為高達(dá)170億英鎊的建設(shè)投資提供了貸款擔(dān)保。

　　雖然容量為3.2吉瓦的欣克利C項目總投資“僅為”203億英鎊(257億美元)，但在其35年保證價格期間生產(chǎn)的電力總成本將超過1000億英鎊(1260億美元)。英國國家審計署估算，該項目的補(bǔ)貼成本將低于300億英鎊(380億美元)。

　　或許將會有人質(zhì)疑，如果有這300億英鎊的補(bǔ)貼，可以為英國的電力用戶提供3.2吉瓦的效率改善和能效提升;或者可以建造足夠的陸上或海上風(fēng)力發(fā)電場，以及所需的互聯(lián)線路，并向全英國提供3.2吉瓦的可調(diào)度電力;甚至是3.2吉瓦的天然氣發(fā)電容量，配備碳捕獲和儲存技術(shù);抑或是在北非建造3.2吉瓦的可調(diào)度太陽能發(fā)電，配有海底高壓直流電纜送至英國。

　　生態(tài)主義者則更熱衷于討論法國“零碳”核電為用戶提供的經(jīng)濟(jì)性電力。但是他們并沒有提到，EDF無法支撐起其面臨的巨大資金需求。現(xiàn)在的問題是，法國政府將以何種方式來救助法國電力公司。這也是繼2016年，法國政府介入法國核電技術(shù)旗艦公司Areva(現(xiàn)為Framatome公司)破產(chǎn)及資本重組的又一案例。

　　還有一種觀點認(rèn)為，可再生能源推高了電力價格，并以德國為論據(jù)來印證其觀點。但德國的現(xiàn)狀是具有獨特性的，并且德國在能源結(jié)構(gòu)的發(fā)展中也走了“彎路”，正如德國關(guān)閉了其現(xiàn)有的核電站，失去了所有具有經(jīng)濟(jì)性的電源，這也是該國為其成為可再生能源先驅(qū)所付出的過多代價。同時，德國還將能源公司的全部電力成本疏導(dǎo)給了零售電力消費者——通過新增社會稅收來補(bǔ)充公用事業(yè)賬單。

　　但反過來看，在過去六年里，隨著德國可再生能源普及率持續(xù)提升，其零售電價已經(jīng)開始回落。

　　亞洲的核電又是何種情況?幾年前，韓國以低于Areva公司競標(biāo)價格近半的優(yōu)勢贏得了阿聯(lián)酋5.5吉瓦Barakah項目的建設(shè)權(quán)，該合同價格為186億美元。此后，韓國一直被認(rèn)為是核能“復(fù)興”的典范。但隨后發(fā)現(xiàn)，該國的旗艦產(chǎn)品APR1400之所以如此具有價格優(yōu)勢，是源于其安全特性的權(quán)重配比過輕，且依賴于未經(jīng)認(rèn)證的零部件。

　　在近期新建的10座核電站中，有8座位于中國。即便是這樣的建設(shè)速度，該國的供應(yīng)鏈依舊顯示出了與建設(shè)速度相當(dāng)?shù)墓芾砑肮?yīng)能力。同時，該國剛剛?cè)∠藶槠谌甑男陆ê穗姷脑S可禁令。最近，該國完成了世界上第一座歐洲加壓反應(yīng)堆(EPR)——泰神的投產(chǎn)任務(wù)，該項目總投資超過80億美元。

　　在過去的五年中，全球平均新增核電裝機(jī)僅為7.5吉瓦。目前正在建設(shè)的核電站僅有54座，接近10年來的最低水平。

　　雖然，目前一代的大規(guī)模、集中核電技術(shù)新建核電站，已經(jīng)被測試到在經(jīng)濟(jì)性上的欠缺，但小型核反應(yīng)堆(SMRs)看起來仍然很有希望。在2015年，智庫研究推出的“第三條路徑”(Third Way)中顯示，僅在美國就有50多個SMR項目正在籌備。或許，現(xiàn)在是時候把資源聚焦于最具潛力的前6個項目上，快速推進(jìn)它們的建設(shè)許可。

　　盡管每種設(shè)計都可能需要數(shù)十億美元才能完成系列化生產(chǎn)。但只有投入，才能驗證其是否能兌現(xiàn)我們對于未來能源系統(tǒng)的希望。

　　SMRs的建設(shè)制造，可以提供更具經(jīng)濟(jì)性的低成本電力 (45美元/兆瓦時);同時他們的安全性可以大大提高，并且一個小型反應(yīng)堆的裝載能力很有可能優(yōu)于目前單個大型核電站。

　　盡管小型反應(yīng)堆具有相當(dāng)優(yōu)勢，但將SMRs推向市場的進(jìn)展依然緩慢。在西方世界，一項采用加壓水設(shè)計，可提供60兆瓦電力或200兆瓦熱輸出的NuScale項目，在技術(shù)層面仍在接受美國核能管理委員會的設(shè)計認(rèn)證審查，美國正在進(jìn)展的一些實驗室項目，也將初投產(chǎn)計劃設(shè)定在2020年左右。

　　目前，加拿大擁有19座在運核電站，以及一條基于國內(nèi) “坎杜(Candu)”加壓重水設(shè)計的核供應(yīng)鏈。

　　2017年11月，該國陸地能源公司(Terrestrial Energy)的整體熔鹽反應(yīng)堆(設(shè)計用于提供400兆瓦的熱輸出或190兆瓦的電力輸出)，完成了加拿大核安全委員會監(jiān)管許可預(yù)審查的第一階段工作。該公司也同樣致力于在2020年末交付其SMR的第一次運行。

　　中國已開始對其125兆瓦 ACP 100設(shè)計進(jìn)行最后的監(jiān)管審批，首個單元的投產(chǎn)目標(biāo)日期為2025年。阿根廷則爭取在2020年完成其第一座卡雷姆25兆瓦反應(yīng)堆的建設(shè)。

　　在目前SMR的“競賽”中，領(lǐng)先的國家是俄羅斯。俄羅斯原子能公司最近生產(chǎn)了三臺核動力破冰船，目前正在安裝世界上第一座定制式浮動核電站——阿卡德米克·洛蒙諾索夫(Akademik Lomonosov)，該電站可以被移動到任何需要70兆瓦電力和300兆瓦熱輸出的地方。

　　最后，我們?nèi)孕枰接懞思夹g(shù)問題，可以說，在未來的25年內(nèi)，我們將持續(xù)圍繞這個話題進(jìn)行討論。當(dāng)然，在我們持續(xù)加大資金投入和研發(fā)力度的基礎(chǔ)上，近期在相關(guān)領(lǐng)域也有了一些可喜的進(jìn)展——法國卡達(dá)拉赫地區(qū)規(guī)模宏大的ITER跨國項目，有望在2026年推出第一批等離子體，同時在模塊化技術(shù)等方面，十余家初創(chuàng)企業(yè)已經(jīng)籌集了超過10億美元的資金。

　　同時，我們還應(yīng)該將更多的研發(fā)資金投入到低能量核反應(yīng)技術(shù)。雖然研究參與者并沒有發(fā)現(xiàn)“凈能量”產(chǎn)生的證據(jù)，但他們確實觀察到了一些當(dāng)前理論無法解釋的現(xiàn)象。

　　對于核電的辯論將是長期且持續(xù)的，因為就目前的能源技術(shù)而言，單純依靠風(fēng)電和太陽能發(fā)電，是不足以滿足短期內(nèi)實現(xiàn)“脫碳”經(jīng)濟(jì)所需的“零碳”能源的;那么，當(dāng)務(wù)之急則應(yīng)該是保持現(xiàn)有核電站的運轉(zhuǎn)。當(dāng)涉及到新建核電站時，我們應(yīng)該認(rèn)識到，目前一代的核電廠設(shè)計及技術(shù)還不能夠體現(xiàn)足夠的經(jīng)濟(jì)性;也正因如此，或許我們更應(yīng)關(guān)注小型反應(yīng)堆(SMRs)的技術(shù)研發(fā)，直到其可以效仿，甚至是替代目前的核電技術(shù)。

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