核電一直以來都被認(rèn)為是削減對化石燃料依賴的重要途徑。核電具有巨大的潛力，一同也存在很大爭議。世界核協(xié)會（WNA）的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，全球目前有600多個反應(yīng)堆在運行，散布在50多個國家，供給了約占世界十分之一的用電量。


可是，隨著世界動力需求的激增，人們擔(dān)心大型核電或許無法處理問題。例如英國Hinkley Point C的制作成本不斷攀升，比較于化石燃料發(fā)電設(shè)備，第三代核電技術(shù)沒有成熟。





小型模塊化反應(yīng)堆（SMR）已經(jīng)成為核工業(yè)的潛在處理方案。世界原子能機構(gòu)（IAEA）將電功率小于300MW的反應(yīng)堆定義為小型堆。


值得注意的是，SMR很少遇到大型核電在后勤方面的應(yīng)戰(zhàn)和螺旋式添加的費用，而且小而靈敏，能夠布置在多種環(huán)境中。然而，SMR在資金和技術(shù)方面仍存在許多應(yīng)戰(zhàn)。


勞斯萊斯將在英國制作16座微型核反應(yīng)堆


近期由英國汽車巨頭勞斯萊斯（Rolls Royce）牽頭的財團在展開SMR項目，該財團計劃在英國建造16座微型核反應(yīng)堆。


估計這些反應(yīng)堆將供給高達400MW的電力，相當(dāng)于約150臺陸上風(fēng)力發(fā)電裝置，并將于2028年開始商運。目前英國在運的悉數(shù)7臺核電機組都將于2035年前退役，屆時電力供給將削減五分之一。


勞斯萊斯還強調(diào)了SMR項目產(chǎn)生的其它經(jīng)濟利益，例如SMR產(chǎn)業(yè)鏈將發(fā)明40,000個工作崗位。該項目還獲得了政府約2500萬美元的贊助，將促進私人及公共資產(chǎn)的出資。


可是，該項目也面對著應(yīng)戰(zhàn)。


該項意圖大部分財務(wù)可行性依托于SMR將全球范圍出口。到2035年，全球SMR職業(yè)的產(chǎn)值將到達約5460億美元。然而，由于英國脫歐使得英國與其前交易伙伴之間聯(lián)系死板，英國在全球核工業(yè)的地位受到了削弱。


此外，英國對其他傳統(tǒng)的清潔動力（例如可再生動力）的發(fā)展計劃或許會阻止對核電的出資。Statista的數(shù)據(jù)顯現(xiàn)，到2035年，當(dāng)英國的核電機組退役后，英國將使用可再生動力補償70GW的發(fā)電空缺。





比較之下，新增核電的計劃發(fā)電量僅為13GW。這表明即使有相當(dāng)多的財務(wù)支持，英國核電在動力結(jié)構(gòu)中的作用仍受到限制。


Rosatom將建造50MW的SMR機組


俄羅斯核能公司Rosatom于2020年末宣告已就該國東部雅庫特區(qū)域SMR的動力價格達成協(xié)議。該SMR功率為50MW，能夠幫助該區(qū)域每年削減10,000噸的碳排放。


該項目是雅庫特區(qū)域為削減對化石燃料依賴的最新舉措。由于該區(qū)域的極點氣候因素導(dǎo)致太陽能等可再生動力的牢靠性很低，因而人們認(rèn)為SMR能夠為該區(qū)域供給持久的清潔動力。


Rosatom還強調(diào)了該項意圖其它經(jīng)濟利益，例如，由于核電的牢靠性更高，該區(qū)域的電力成本將降低兩倍，并在SMR的制作和運營中發(fā)明了800個當(dāng)?shù)毓ぷ鲘徫弧?br>

美國經(jīng)過首個SMR規(guī)劃認(rèn)證


2020年9月，在經(jīng)過美國核管員會（NRC）對NuScale Power開發(fā)的SMR進行了為期四年的審查后，經(jīng)過了首個SMR規(guī)劃認(rèn)證。


在獲得監(jiān)管答應(yīng)的情況下，NuScale希望該項目將對本身財務(wù)以及美國SMR職業(yè)都產(chǎn)生有利影響，事實上該項意圖最新進展已經(jīng)證明了其觀念。其SMR模塊開始的規(guī)劃功率為60MW，但現(xiàn)在已提高至77MW。


NuScale的SMR設(shè)置了許多安全功能，將最大程度地削減災(zāi)禍對核設(shè)備的影響。由許多SMR組成的一個核電機組，每個SMR別離布置在直徑為4.6m的安全殼內(nèi)，而不是像大堆一樣悉數(shù)布置在直徑40m的安全殼內(nèi)。


SMR的安全殼能夠承受多達15倍的壓力，安全性更高。此外，壓力容器被淹沒在水池中，供給了額定的余熱導(dǎo)出措施，這在大堆中很難完成。


然而，該項目能否處理美國許多核設(shè)備面對的首要應(yīng)戰(zhàn)（成本問題）還有待調(diào)查。盡管美國是世界上最大的核能發(fā)電國，占全球核能發(fā)電量的30％以上，但美國的許多電站不能完成盈余，而且被迫提前退役。





在2013年至2020年，美國有10臺提前退役的機組，總發(fā)電量為9GW。NuScale的SMR在美國沒有進行商業(yè)測試，因而尚不清楚能否帶來長期的經(jīng)濟效益。


南非重啟球床模塊化反應(yīng)堆


南非初次開發(fā)球床模塊化反應(yīng)堆（PBMR）是在20世紀(jì)90年代。該SMR的功率為110MW，采用氦氣冷卻。因而該SMR能夠布置在南非等水資源有限的國家。


南非的動力結(jié)構(gòu)嚴(yán)峻失衡，此類項目對于南非尤其重要。2016年，南非的一次動力69％來自煤炭，14％來自原油。


可再生動力，天然氣和核電是全球最受重視且出資最多的三種動力，別離僅占11％，3％和3％。


2019年南非的政府陳述指出，南非在鈾儲量非常豐富，具有世界已探明鈾礦的5.2％。這表明只要南非有意愿出資開發(fā)核相關(guān)技術(shù)，將有很大的發(fā)展前景。


南非電力公司Eskom一直致力于開發(fā)PBMR。Eskom一直在對這些反應(yīng)堆進行保護和保養(yǎng)，在2020年1月表示正在尋覓出資者介入該項目并發(fā)揮其潛力。由于南非的動力職業(yè)由國企主導(dǎo)，私人出資的影響力尚不明晰。因而該項目能否煥發(fā)新生尚存疑慮。


得州大停電 證明還是核電穩(wěn)


2021年2月中下旬，美國得克薩斯州（以下簡稱得州）遭遇歷史性極點寒流氣候，電力系統(tǒng)幾近潰散。而核能發(fā)電在極寒氣候中體現(xiàn)出強抗災(zāi)才能。


這次大停電終究怎么回事？什么樣的動力結(jié)構(gòu)更能防止類似事端的產(chǎn)生？


1、得州電源安全牢靠存在短板


電源安全性低是此次停電事端的根本原因。受極點氣候影響，占美國得州總發(fā)電量70%的天然氣和風(fēng)力電源機組出力下降40%，導(dǎo)致上網(wǎng)電量與用電負(fù)荷嚴(yán)峻失衡。


作為首要發(fā)電燃料的天然氣因氣井凍住和管道冰堵導(dǎo)致斷供，無法繼續(xù)發(fā)電，形成3000萬千瓦的電力缺口。作為第三大電源的風(fēng)電因風(fēng)力渦輪機凍住導(dǎo)致發(fā)電設(shè)備癱瘓，凸現(xiàn)出可再生動力易受氣候影響、牢靠性低的問題。


電源結(jié)構(gòu)不合理，供電安穩(wěn)的核能占比過低，未能填補電力缺口。在此次美國得州停電事端中，核電體現(xiàn)相對安穩(wěn)，4臺核電機組保持了75%的預(yù)期容量，并迅速康復(fù)至100%。核電不易受氣候影響，具備較強抵擋極點氣候災(zāi)禍的才能，可作為全天候零碳的基荷電源。相對于天然氣發(fā)電，核電的安全性和牢靠性更高。


但因得州核電發(fā)電量占比較低，無法填補此次災(zāi)禍形成的電力缺口。煤電機組出力雖因部分煤堆和設(shè)備凍住受到一些影響，但總體上與核電一同支撐起災(zāi)禍期間得州的最低用電供給。


2、核電是進步電源安全牢靠性的重要挑選


發(fā)揮核電安全牢靠優(yōu)勢，保證極點氣候災(zāi)禍下的供電安全。隨著全球氣候變化加重，極點氣候?qū)е碌碾娫窗踩珕栴}凸顯。除此次美國得州停電事端外，2019年美國加州因酷暑氣候?qū)е掠秒娦枨蠹ぴ觯l(fā)大規(guī)模停電，而其可再生動力改革步伐過快，無法供給安穩(wěn)足額的電力以應(yīng)對需求添加成為此次大停電事端的首要原因。


風(fēng)景等可再生動力易受氣候影響，具有波動性和間歇性，大規(guī)模接入電網(wǎng)時需要安穩(wěn)的基荷電源予以支撐。核電在安全性、高效性和安穩(wěn)性上具有優(yōu)勢，能夠作為全天候安穩(wěn)供給電力的零碳清潔動力，能夠為可再生動力接入電網(wǎng)供給有力支撐，在極點氣候災(zāi)禍中可成為安穩(wěn)牢靠的調(diào)度基荷電源。


局部電力危機快速康復(fù)須依托當(dāng)?shù)氐陌卜€(wěn)基荷電源。本次美國得州本地基荷電源受極點氣候影響發(fā)電才能下降，其周邊各州相同面對供電需求飆升與動力供給缺少的對立，無力供給支援，而且得州相對獨立的電網(wǎng)導(dǎo)致其接受外部電網(wǎng)輸電的才能有限。


上一年冬天，受冬天寒流影響，我國湖南、江西等地用電需求激增，因當(dāng)?shù)乜稍偕鷦恿Τ隽θ狈Γ⊥馑碗娏坑邢蓿惨虍?dāng)?shù)厝狈Π踩卜€(wěn)的動力作為應(yīng)急填補電力缺口，多地出現(xiàn)電力供給緊張的局勢，被迫拉閘限電。


區(qū)域基荷電源不僅在平時能為該區(qū)域供給電力，在突發(fā)災(zāi)禍情況時，也可依托其予以緩解電力危機的出現(xiàn)或快速康復(fù)。因而保證區(qū)域性安全安穩(wěn)的基荷電源建造非常重要。


保證動力在供熱與供電上的平衡，有利于應(yīng)對氣候變化。此次美國得州因管道冰堵形成天然氣斷供，而僅存的可用天然氣被優(yōu)先用于家庭和企業(yè)供暖，發(fā)電廠的天然氣供給被進一步削減，直接導(dǎo)致天然氣發(fā)電才能下降40%，形成停電危機。我國應(yīng)探究包括核能供熱在內(nèi)的多元供熱方法，以減輕天然氣需求的壓力，共同保證供電安全。


3、相關(guān)主張


添加動力系統(tǒng)中核電占比，使電源結(jié)構(gòu)多元化。面對未來的動力低碳化需求，核能和可再生動力是完成碳中和愿景目標(biāo)的重要途徑。電源結(jié)構(gòu)多元化有利于增強電源的可調(diào)理性，進步牢靠性，保證動力電力供給安全。


主張在確保安全的前提下進步核電占比，在調(diào)度出力上對電網(wǎng)電壓及事端應(yīng)急完成頻率支撐。合理統(tǒng)籌核、水、風(fēng)、光等清潔動力比例，構(gòu)建核能與可再生動力相和諧的復(fù)合動力系統(tǒng)，最大極限保證動力安全。


在華中區(qū)域添加支撐性核電電源，優(yōu)化動力空間布局。在極點氣候下、區(qū)域動力網(wǎng)絡(luò)中斷后，核電能夠較長時間內(nèi)繼續(xù)安穩(wěn)輸出，保證區(qū)域動力安全。我國華中區(qū)域資源有限，水電可開發(fā)資源根本開發(fā)結(jié)束，風(fēng)景資源數(shù)量有限，


煤電依托外省調(diào)入動力煤，相當(dāng)一部分電力電量依托特高壓外網(wǎng)送入。主張在“十四五”期間核準(zhǔn)湖南桃花江核電項目，為華中區(qū)域電網(wǎng)添加支撐電源，提高區(qū)域動力系統(tǒng)的和諧性與靈敏性，做好應(yīng)對極點氣候災(zāi)禍的預(yù)備。


重視核能的綜合使用，促進動力系統(tǒng)優(yōu)化。我國60%以上的區(qū)域、50%以上的人口需要冬天供熱，在目前的供熱結(jié)構(gòu)下，形成了較為嚴(yán)峻的環(huán)境污染和霧霾氣候。


核能作為清潔動力，是重要的供熱資源，與燃煤和天然氣供熱比較，核能供熱可有效削減二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵顆粒物的排放。主張加速核能供熱等綜合使用項意圖建造，將核能供熱歸入國家動力電力“十四五”規(guī)劃，完成供熱的清潔代替，助力我國碳達峰、碳中和目標(biāo)。