經(jīng)合組織核能機構(gòu)(OECD/NEA)2021年7月29日發(fā)布報告《核電廠長期運行與脫碳戰(zhàn)略》，介紹了核電廠長期運行在減少碳排放、推動能源轉(zhuǎn)型方面的重要意義，分析了當前核電廠長期運行面臨的挑戰(zhàn)，并就此提出了政策建議。

核電廠長期運行是指核電廠延壽，即將核電廠運行壽期延長至超過原許可證運行壽期或設(shè)計壽期，使其能夠在更長時間內(nèi)以可靠、低成本且低碳排放的方式生產(chǎn)電力，從而實現(xiàn)價值最大化。大多數(shù)在運機組的設(shè)計壽期為30至40年，但這并非由于技術(shù)限制。如今，在滿足法規(guī)、安全性和經(jīng)濟性的要求后，核電機組延壽已成為一種常見做法。

1 核電廠延壽的意義

要實現(xiàn)2015年《巴黎協(xié)定》中設(shè)定的氣候目標，全球需要大幅發(fā)展核電。國際能源署(IEA)在2021年5月發(fā)布的報告《全球能源行業(yè)2050年凈零排放路線圖》中預計，要實現(xiàn)2050年碳中和目標，需要使核發(fā)電量在現(xiàn)有水平上翻番。政府間氣候變化專門委員會(IPCC)在2018年10月發(fā)布的《全球升溫1.5℃特別報告》中指出，大幅發(fā)展核電有助于將全球溫升控制在1.5℃以下。

對于已經(jīng)在使用核電的國家，在能源轉(zhuǎn)型過程中可以采取兩種措施推動核能的可持續(xù)發(fā)展，即開展核電建設(shè)和實施核電廠延壽。全球超過30%的在運核電機組正在準備或者已經(jīng)完成延壽，其中100多臺核電機組的實際運行時間已超過最初的40年設(shè)計運行壽期。根據(jù)國際原子能機構(gòu)公布的數(shù)據(jù)，截至2021年8月，在全球443臺在運機組中，超過67%(294臺)的役齡已超過30年，其中113臺的役齡在31至40年之間，107臺為41至50年，14臺為51至52年。鑒于越來越多在運機組的役齡即將逐漸達到初始設(shè)計運行壽期以及越來越多的國家致力于實現(xiàn)雄心勃勃的碳減排目標，未來核電廠延壽將在降低碳排放、推動能源轉(zhuǎn)型方面發(fā)揮更重要的作用。

1.1碳減排

核電廠延壽能夠在下述兩方面支持碳減排。一方面，延壽能夠阻止核電廠關(guān)停，使得核電廠不會被化石燃料發(fā)電廠取代，因而能夠有效避免碳排放?，F(xiàn)有經(jīng)驗表明，相關(guān)企業(yè)通常會采用建設(shè)化石燃料電廠以及“間歇性可再生能源和化石燃料”混合電廠的方式填補核電廠關(guān)閉帶來的電力供需缺口，這會導致碳排放量增加。另一方面，相對于開展核電建設(shè)，延壽具有更高的可預測性，因為延壽是一個成熟的技術(shù)方案，面臨的監(jiān)管風險和投資風險均相對較低。對于擁有役齡接近或超過30年的核電機組的國家，核電廠延壽可為其碳減排目標的實現(xiàn)作出重要貢獻。

目前，核電每年幫助全球避免至少29億噸碳排放，相當于2020年全球能源相關(guān)碳排放量(315億)的近10%。隨著越來越多機組的役齡即將達到其初始設(shè)計運行壽期，如果不對這些機組進行延壽，未來10年將有大量機組關(guān)閉，全球?qū)崿F(xiàn)碳減排目標的難度將會大幅增加。

1.2經(jīng)濟性

根據(jù)國際能源署和經(jīng)合組織核能機構(gòu)2020年12月聯(lián)合發(fā)布的報告《預計發(fā)電成本報告(2020版)》，對于許多國家，核電廠延壽是最具經(jīng)濟性的碳減排方案。相關(guān)研究表明，核電廠延壽不僅能夠降低消費者的能源支出，還有助于提高投資效率。

如下圖和下表所示，核電廠延壽的隔夜造價為每千瓦450至950美元，平準化發(fā)電成本為每兆瓦時25至50美元，遠低于新建一座同類型核電廠，同時也低于其他任何一種低碳燃料和化石燃料發(fā)電廠。此外，核電的平準化發(fā)電成本中包含了涵蓋廢物管理的所有成本;化石燃料電廠未包含相關(guān)碳成本;可再生能源未包含電網(wǎng)調(diào)頻等外部成本。因此，核電廠延壽能夠有效降低消費者能源支出。

核電廠延壽還能夠提升投資效率。在能源低碳轉(zhuǎn)型過程中，政府需要在相對較短的時間里籌集大量資金。與其他低碳發(fā)電技術(shù)相比，核電廠延壽的投資額相對較低，能夠有效降低能源轉(zhuǎn)型前期的投資壓力，并為核電廠退役資金的籌集和廢物處置庫的建設(shè)提供充足的時間。在能源體系層面，核電廠延壽有助于提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性，增強電網(wǎng)對間歇性可再生能源的消納能力。在當下后新冠疫情時期投資能力有限的情況下，核電廠延壽在提高投資效率方面的作用顯得愈發(fā)重要。

1.3能源供應安全

核電廠能夠幫助保障國家能源供應的可靠性和能源結(jié)構(gòu)的多樣化，并有助于提升電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和增強對風電與光伏發(fā)電的消納能力。通過對在運核電機組進行延壽，相關(guān)國家能夠繼續(xù)享有核電的上述益處。

大多數(shù)國家在制訂能源政策時需解決的的重要問題是如何確保中長期內(nèi)的電力供應安全。隨著雄心勃勃減排目標的提出，這一問題變得至關(guān)重要，因為要實現(xiàn)減排目標，未來必然會關(guān)閉一些使用化石燃料的基荷電廠，如煤和天然氣電廠。這必然會降低電網(wǎng)運行靈活性，而其他有助于提升電網(wǎng)運行靈活性的技術(shù)(如儲能技術(shù)、需求側(cè)響應和行業(yè)耦合)尚未實現(xiàn)商業(yè)化部署。由于其間歇性特性，風能和太陽能等可再生能源在彌補電力供需缺口方面的能力有限。相比之下，核電廠能夠持續(xù)供電，可根據(jù)用電需求調(diào)峰運行，同時還能夠提高電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。因此，核電廠延壽能夠在各國能源低碳轉(zhuǎn)型過程中保障能源供應安全。

1.4 能源政策風險

政府在制訂能源政策時通常會面臨較大的不確定性。首先，政府很難全面評估某一項碳減排政策的社會影響，尤其是當這項政策會對經(jīng)濟、政治和工業(yè)等眾多領(lǐng)域產(chǎn)生廣泛影響時。其次，多種因素可能會影響相關(guān)政策的實施效果，系統(tǒng)性提高政策的成本，并可能產(chǎn)生破壞性的后果，進而迫使政府不得不重新考慮相關(guān)政策。此外，由于國家間缺乏協(xié)調(diào)合作，一國政府無法控制其鄰國的能源政策，這會進一步增加政府能源決策的不確定性。

對政府的能源決策而言，技術(shù)的多樣性、時間和實施難度是關(guān)鍵要素。顯然，核電廠延壽在這些方面具有優(yōu)勢。因此，核電廠延壽能夠增強政府決策的靈活性，幫助政府降低能源轉(zhuǎn)型過程中的決策風險。

2 延壽不存在重大技術(shù)阻礙

對于核電廠延壽，運營商面臨的最重要挑戰(zhàn)是設(shè)備老化問題。通過數(shù)十年的研究和運行經(jīng)驗的積累，運營商現(xiàn)已充分了解構(gòu)件、設(shè)備和部件的主要老化機理，并在此基礎(chǔ)上制訂老化管理大綱(AMP)以開展老化監(jiān)測，同時進行必要的設(shè)備維修和更換，確保核電廠在預期運行壽期內(nèi)能夠保持足夠的安全裕度。

此外，為確保延壽工作的順利實施，運營商可通過定期內(nèi)部評估和外部同行審查等方式，查明現(xiàn)有老化管理大綱的不足之處，并了解國際上最佳老化管理方案，進而優(yōu)化管理大綱?，F(xiàn)有經(jīng)驗表明，在進行延壽升級時，運營商還可以對核電機組進行額外改造，如提升功率、升級儀控系統(tǒng)、提高運行的靈活性或?qū)嵤┤娴默F(xiàn)代化改造，總目標是使核電機組能夠適應不斷變化的環(huán)境，同時提高延壽的投資回報率。

通過采取上述措施，運營商在開展核電機組延壽工作時不會遇到任何重大技術(shù)阻礙。

3 供應鏈仍面臨挑戰(zhàn)

核電廠績效指標的變化(如下圖非計劃容量損失和非計劃緊急停堆指標的下降趨勢)表明，在全球范圍內(nèi)，盡管存在老化問題，核電廠運行實績?nèi)苑€(wěn)步提升。在核電廠長期運行中，運營商會面臨設(shè)備供應和人員保障兩方面的挑戰(zhàn)。

在設(shè)備供應方面，受三項因素影響，核工業(yè)設(shè)備供應商的數(shù)量持續(xù)減少，供應鏈的風險不斷增加：一是核電機組運行時間長，設(shè)備和部件更換頻率低，訂單數(shù)量相對較少;二是為提升運行安全性與經(jīng)濟競爭力，核工業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，對相關(guān)設(shè)備進行升級;三是由于部分國家

政策的不確定性增加，核工業(yè)市場前景較差，且監(jiān)管部門對供應商提出了較高的資質(zhì)要求。1980年，持有美國機械工程師協(xié)會(ASME)核電廠設(shè)備制造證書(N-type certificate)的企業(yè)共有約400家，絕大部分位于美國;今天，持證企業(yè)數(shù)量從2013年開始以每年5%的速度逐步下降，從2013年的395家下降到2019年的270家，而且絕大部分位于美國以外。這不利于保障設(shè)備和部件在整個運行壽期內(nèi)的有效供應­。

在人員保障方面，核電廠60年的運行壽期已超過人均工作年限，因而勞動力老齡化的問題已經(jīng)出現(xiàn)。為應對這一挑戰(zhàn)，運營商應當通過建立完善的人才培養(yǎng)機制和提供更好的福利待遇等方式引進高素質(zhì)人才。

4 政府決策至關(guān)重要

對于核電機組延壽，政府決策往往至關(guān)重要。受政策影響，許多核電機組沒有實施延壽，有的甚至已經(jīng)或即將提前關(guān)閉。在歐洲，到2025年關(guān)閉的核電機組中有近80%是因政策停運的。造成這一情況的原因有兩個：一是德國、比利時和瑞士等國政府發(fā)布了棄核政策，使得運營商不得不提前關(guān)閉核電機組;二是政府未能出臺有助于提升核能經(jīng)濟性的政策。自2010年以來，美國的頁巖氣革命導致天然氣價格下降了53%，使核電面臨激烈的市場競爭。由于美國政府未能及時給予相應的政策支持，自2013年以來已有8臺核電機組永久關(guān)閉 ，還有5臺機組計劃將于2022年關(guān)閉。

鑒于政府在支持核電廠延壽以推進脫碳戰(zhàn)略方面的關(guān)鍵性作用，政府應當及時制訂合適的政策。其中一些政策可以迅速實施，例如作出政策承諾、提供核能稅收優(yōu)惠等。而其他政策的實施可能會耗費更長的時間，例如­市場的結(jié)構(gòu)性改革。

5 政策建議

為推動核電機組延壽，報告提出了七條政策建議。

一是保持現(xiàn)有低碳裝機容量。如果不對現(xiàn)有核電機組進行延壽，電力系統(tǒng)脫碳的難度將 會增加。延壽是一種安全并且能夠快速實施的技術(shù)方案，可以幫助相關(guān)國家以可預測的方式降低碳排放。

二是加強設(shè)備老化機理和管理的技術(shù)研究并開展國際合作?；谶^去持續(xù)開展的老化機理和管理技術(shù)研究，在運核電機組延壽已成為一項成熟的技術(shù)方案，并得到廣泛應用。如果想進一步延長核電機組運行壽期，需要進一步推進相關(guān)技術(shù)研究，并廣泛開展國際合作。

三是支持新技術(shù)的應用和核電機組的升級。運營商擁有根據(jù)市場環(huán)境選擇合適的技術(shù)對核電機組進行升級的權(quán)利。政府應頒布鼓勵政策并采取風險共擔措施，支持運營商在開展核電機組延壽的同時選用相關(guān)技術(shù)，提高核電機組運行績效。

四是促進合作以利用豐富的工業(yè)經(jīng)驗。越來越多的運營商已經(jīng)或正在采用新技術(shù)對核電機組進行現(xiàn)代化升級。外部同行評審和國際運營經(jīng)驗共享是確保在升級改造中應用最佳實踐經(jīng)驗的有效方法。同時運營商、政府與監(jiān)管機構(gòu)應當及時開展對話和合作，加速實施最具創(chuàng)新性的機組升級方案。

五是在各個層面保障供應鏈能力并促進人才培養(yǎng)。對核電機組進行延壽，有助于為維持現(xiàn)有供應鏈提供直接支持，并向年輕人發(fā)出核工業(yè)擁有良好就業(yè)前景的明確信號。政府應當與監(jiān)管機構(gòu)、企業(yè)和學術(shù)界開展合作，促進核工業(yè)人才培養(yǎng)。在核電人才培養(yǎng)領(lǐng)域開展國際合作也能夠發(fā)揮積極作用。

六是制訂并實施長期且可預測的核工業(yè)發(fā)展計劃。像核電這樣前期投資很高的產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要獲得明確的政策支持。政府應通過制訂和發(fā)布核工業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略等方式，為核電廠延壽提供長期、穩(wěn)定的政策框架。

七是改革市場機制，確保為延壽的系統(tǒng)性價值提供經(jīng)濟補償。在許多國家，為了幫助低碳技術(shù)應對市場挑戰(zhàn)，政府提供了多種鼓勵性的政策措施。可以將這些措施擴展至核電廠延壽，以便充分補償其在避免碳排放和保障電網(wǎng)運行可靠性等方面的價值。

(中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院 李晨曦 伍浩松)