摘要：在碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下(簡稱“雙碳”目標(biāo))，中國能源系統(tǒng)將繼續(xù)加快清潔低碳轉(zhuǎn)型。核能具有生產(chǎn)過程不排放溫室氣體、全壽期碳排放量小、能量密度高、無間歇性等優(yōu)點，可通過規(guī)模替代化石能源助力能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。通過梳理中國能源系統(tǒng)現(xiàn)狀和核能發(fā)展基礎(chǔ)，總結(jié)多方研究給出的能源發(fā)展目標(biāo)，分析核能在發(fā)電、制氫、區(qū)域供熱、海水淡化等領(lǐng)域的發(fā)展機遇，量化分解出階段性發(fā)展子目標(biāo)并匹配相應(yīng)技術(shù)路線，總結(jié)提出核能行業(yè)發(fā)展路徑，指出下一步工作重點為重塑核能在能源系統(tǒng)中的定位、堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、堅持與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展等，提出并討論安全和公眾接受性、經(jīng)濟性、靈活性等需要關(guān)注問題，為推動核能行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供政策建議。
(來源：微信公眾號“中國電力”作者：王海洋)
引言
近年來全球極端氣候災(zāi)害頻發(fā)，人們?nèi)找嬲J(rèn)識到氣候問題帶來的災(zāi)難性影響，也認(rèn)識到減排溫室氣體、應(yīng)對氣候變化的重要性和緊迫性。2015年，《巴黎協(xié)定》提出21世紀(jì)末全球溫升控制目標(biāo);同年，“氣候行動”“清潔能源”等被聯(lián)合國列入17項可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。當(dāng)前能源生產(chǎn)貢獻(xiàn)了全球一半以上的溫室氣體排放，能源行業(yè)減排任務(wù)更加繁重，“去碳化”成為主要發(fā)展方向。
2020年9月以來，習(xí)近平總書記向國際社會鄭重宣示中國碳達(dá)峰新目標(biāo)、碳中和新愿景和中國國家自主貢獻(xiàn)的一系列新舉措。中國作為全球最大的發(fā)展中國家、全球第二大經(jīng)濟體、最大的出口國與能源生產(chǎn)和消費國，努力實現(xiàn)雙碳目標(biāo)，是化被動為主動，彰顯大國責(zé)任擔(dān)當(dāng)?shù)膽?zhàn)略選擇。
美國、歐洲碳排放量分別在2000年左右和20世紀(jì)90年代初先后達(dá)峰，隨后維持平穩(wěn)波動并呈緩慢下降趨勢，至2018年兩者二氧化碳排放量分別相當(dāng)峰值時期的約88%和63%[1]，他們均設(shè)定在2050年左右實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。從碳達(dá)峰到碳中和，美歐有50年以上的過渡期，而中國只有30年，目前距離碳達(dá)峰目標(biāo)已不足10年。中國經(jīng)濟仍處于中高速發(fā)展階段，還未完全實現(xiàn)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化目標(biāo)，人口數(shù)量和能源消費總量還在增長，按期實現(xiàn)能源消費和碳排放“雙達(dá)峰”是巨大挑戰(zhàn)。
數(shù)年來世界各國研究和實踐均證明，要實現(xiàn)能源系統(tǒng)清潔低碳轉(zhuǎn)型，核能必不可少。其生產(chǎn)過程中不排放溫室氣體，全壽期碳排放量小，同時具有能量密度高、無間歇性、占地面積小、受自然條件約束少等優(yōu)點[2]。在雙碳目標(biāo)下，核能在發(fā)電、制氫、區(qū)域供熱、海水淡化等領(lǐng)域?qū)⒂懈喟l(fā)展機遇。下文將通過量化分析，總結(jié)提出核能發(fā)展路徑及有關(guān)建議，為行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展政策制定提供參考。
1 “雙碳”目標(biāo)下中國能源發(fā)展目標(biāo)
據(jù)統(tǒng)計，能源生產(chǎn)和消費是二氧化碳排放的主要來源，貢獻(xiàn)了約70%的二氧化碳排放，其中煤炭和油氣消費是主要來源[3-4]。
黨的十八大以來，中國加快構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，非化石能源在一次能源消費中占比從2012年的約9%提高至2019年的15%，同期核能占比由0.8%提高到約2.2%[5]。2019年，中國碳排放強度比2005年下降48.1%，提前超額完成對外承諾目標(biāo)[6]。
2020年9月，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布中國的“雙碳”目標(biāo);12月，他在氣候雄心峰會上進(jìn)一步宣布，到2030年中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達(dá)到25%左右，風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達(dá)12億kW以上。
在雙碳目標(biāo)提出以后，多個專家和機構(gòu)以經(jīng)濟發(fā)展、能源轉(zhuǎn)型等方面條件為約束，分析給出至2060年中國能源發(fā)展的若干階段性目標(biāo)(見表1)。
可以看出，實現(xiàn)雙碳目標(biāo)過程中，中國能源結(jié)構(gòu)或?qū)⒃谝粋€較短的時期內(nèi)快速調(diào)整，碳排放和能源消費先后“雙達(dá)峰”再逐步加速下降，電力消費占比和非化石能源占比將不斷提升，對化石能源的依賴度將較快下降，這意味著非化石能源進(jìn)入快速發(fā)展機遇期。預(yù)計在低碳能源替代、區(qū)域多能互補、低碳能源多元化利用等方面將有更多發(fā)展機會。
2 中國核能行業(yè)發(fā)展機遇和目標(biāo)分析
人類對核能的和平利用始于發(fā)電，這也是現(xiàn)今最主要的核能利用形式。根據(jù)國際原子能機構(gòu)有關(guān)報告分析，即使從全壽命周期來看，核能單位發(fā)電量的溫室氣體排放也是最小的[13](圖1)。
從能源效率的觀點來看，能量梯級利用是更為高效的一種方式。2019年，全球共有79座核反應(yīng)堆(其中部分為多功能)用于海水淡化(10臺)、區(qū)域供熱(56臺)和工藝供熱(32臺)，累計有750個反應(yīng)堆年的安全運行經(jīng)驗[14]。
隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是第四代核能系統(tǒng)技術(shù)的逐漸成熟和應(yīng)用，核能更將超脫出僅僅提供電力的角色，在核能制氫、區(qū)域供熱、海水淡化等多種非電綜合利用領(lǐng)域發(fā)揮功能，起到減排降碳、確保能源安全的重要作用(見圖2)。
數(shù)據(jù)來源：文獻(xiàn)[15]
《“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，構(gòu)建現(xiàn)代能源體系作為中國“十四五”階段重點任務(wù)，“安全穩(wěn)妥推動沿海核電建設(shè)”“非化石能源占能源消費總量比重提高到20%左右”，“積極有序推進(jìn)沿海三代核電建設(shè)。推動模塊式小型堆、60萬kW級商用高溫氣冷堆、海上浮動式核動力平臺等先進(jìn)堆型示范……開展山東海陽等核能綜合利用示范”。這為中國核能行業(yè)近中期發(fā)展指明了方向。
2.1 發(fā)電
截至2021年一季度末，全球在運行核電機組444臺，裝機容量3.94億kW;在建核電機組53臺，裝機容量0.57億kW。2019年全球核能發(fā)電量占比約10.4%，在非化石能源中發(fā)電量占比約27.8%[5]。在經(jīng)濟總量排名靠前國家中，發(fā)達(dá)國家核能占一次能源消費比例多年保持在4%~9%(見圖3，除法國占比高達(dá)約40%，德國決定棄核后核能占比明顯下降，日本受福島核事故影響核能占比下降以外)。截至2018年，這些國家的核電發(fā)電量占非化石能源發(fā)電量比例高達(dá)34%~52%[16]。
法國核電能耗占比多年保持在40%左右，不再在圖中展示。
雖然近十幾年來以風(fēng)電、光伏為代表的新能源快速發(fā)展，同時受2011年福島核事故影響，部分國家調(diào)整了核電政策，但統(tǒng)計表明，除中國外，福島核事故前后年均開工新建核電機組數(shù)量相差甚微，可見其受重視程度并未減弱[17]。目前，全球有19個國家正在新建核電機組，約有30個國家正在考慮、計劃或啟動核能項目，另有約20個國家在某種程度上表達(dá)了意愿[18]。
截至2021年一季度末，中國在運核電機組49臺，裝機容量約5100萬kW;核準(zhǔn)在建核電機組17臺，裝機容量近2000萬kW，在運、在建機組數(shù)量分別居世界第三和第一。雖然近年來中國核能產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度較快，但根據(jù)公開數(shù)據(jù)，2019年中國核能一次能源消費占比僅約2%，發(fā)電量占比約4.7%，發(fā)電量在非化石能源中占比約14%，均遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國家和世界平均水平，未來發(fā)展空間很大。
按照表1給出目標(biāo)，2030年，中國一次能源需求總量達(dá)峰，約55億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其中非化石能源占比25%，約14億t標(biāo)煤，電力需求11萬億~13萬億kW·h。2050年，一次能源需求總量有所下降，電力需求和非化石能源需求仍將保持增長，這意味著電力結(jié)構(gòu)需持續(xù)優(yōu)化;按一次能源消費總量45億t標(biāo)煤計算，其中非化石能源消費約31.5億t標(biāo)準(zhǔn)煤，電力需求超過16萬億kW·h。
保守假設(shè)2030、2050年核電發(fā)電量占總發(fā)電量比例分別為8%、20%(分別接近目前全球核電發(fā)電量平均占比和達(dá)到有核電發(fā)達(dá)國家的核電占比水平，見圖4)，即分別為0.96萬億和3.20萬億kW·h，保守按照年利用小時數(shù)7800 h計算，裝機規(guī)模分別達(dá)約1.23億和4.10億kW。按照典型三代自主知識產(chǎn)權(quán)核電機型華龍一號、國和一號單臺功率分別為120萬kW、150萬kW，核電建設(shè)周期為5年考慮，2020—2025年、2026—2045年分別年均開工建設(shè)7~8臺、10~12臺百萬kW級三代壓水堆機組。
考慮到核電發(fā)展現(xiàn)狀及各方面基礎(chǔ)條件，設(shè)定目標(biāo)是較為現(xiàn)實的，以中國現(xiàn)有能力完全可以實現(xiàn)。此外，未來高溫氣冷堆、鈉冷快堆、模塊式小堆等先進(jìn)核能技術(shù)與非電應(yīng)用將逐步成熟商用，核能規(guī)模提升仍有潛力。
2.2 制氫
氫能是具有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉?，同時還是鋼鐵、化工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的重要原料或還原劑。全球多個國家，特別是美國、日本、法國、韓國等發(fā)達(dá)國家，已制定氫能發(fā)展計劃并開展有關(guān)工作。
根據(jù)氫能行業(yè)有關(guān)研究報告，2018年，中國氫氣產(chǎn)量約2100萬t，預(yù)計2030年氫氣需求將達(dá)到3500萬t，2050年接近6000萬t，主要用于交通運輸、工業(yè)領(lǐng)域、建筑及其他領(lǐng)域。中國政府部門已于2020年出臺有關(guān)文件提出加快新能源發(fā)展，加快制氫加氫設(shè)施建設(shè)。目前，已有一批制氫和產(chǎn)儲運一體化產(chǎn)業(yè)鏈項目獲批[19]。
在雙碳目標(biāo)約束下，低碳、零碳制氫工藝成為關(guān)注焦點。核能制氫主要可采用傳統(tǒng)電解水工藝、高溫蒸汽電解制氫和硫碘循環(huán)工藝制氫3類，有關(guān)研究最早始于20世紀(jì)60年代。采用傳統(tǒng)電解水工藝只需要核電廠所產(chǎn)生的電，要與現(xiàn)有成熟技術(shù)抗衡，電力成本應(yīng)足夠低。高溫蒸汽電解通過固體氧化物電解池，在至少600 ℃高溫下制氫，比低溫工藝耗能更少、效率更高(超過40%)[20];高溫氣冷堆出口溫度800~950 ℃，恰好具備這樣同時供電、供高溫蒸汽的能力，具有較好的發(fā)展前景。硫碘循環(huán)工藝也屬于熱化學(xué)工藝，該工藝流程需要硫酸、氫碘酸、碘以及這些物料的混合物參與，對材料抗腐蝕性能要求很高，其中硫酸在400 ℃下沸騰蒸發(fā)是腐蝕最嚴(yán)重的工藝步驟;考慮到材料耐久性問題，該工藝尚未實現(xiàn)商業(yè)化。
以高溫氣冷堆為例，經(jīng)估算，一臺60萬kW高溫氣冷堆機組可滿足180萬t鋼產(chǎn)能對氫氣、電力及部分氧氣的能量需求，對應(yīng)于每年可減少能源消費約100萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減排約300萬t二氧化碳。目前，位于山東石島灣的高溫氣冷堆示范電站即將裝料，計劃2021年底投入商業(yè)運行;60萬kW高溫堆項目正在積極推進(jìn)。
根據(jù)前文所述預(yù)測目標(biāo)，保守假設(shè)2030、2050年分別有4%、10%(即同年核電發(fā)電量占比的一半)制氫產(chǎn)能由核能提供，按照某核能制氫示范裝置效率計算，相當(dāng)于分別約750萬kW和3200萬kW熱功率。相比于煤制氫，減少二氧化碳排放分別達(dá)0.15億t/年和0.60億t/年。
2.3 區(qū)域供熱
核能區(qū)域供熱是十分具有發(fā)展前景的方向。全球許多國家，特別是歐洲國家已有約50年商業(yè)化的居民核能供熱實踐。早在1954年，前蘇聯(lián)應(yīng)用熱功率為10 MW的實驗供熱堆型，發(fā)展了核能供熱技術(shù);隨后幾十年間，以前蘇聯(lián)為代表的一批歐洲國家陸續(xù)將運行的商用核反應(yīng)堆用于供熱[21]。
國家統(tǒng)計局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2019年，中國城市集中供熱面積92.51億m2，比2011年幾乎翻一番，2012—2019供熱面積年均增速超過8%，供熱總量也在以超過4%的年增速增長。隨著中國鄉(xiāng)村振興與新型城鎮(zhèn)化建設(shè)推進(jìn)，還會有更多集中供熱需求。
2017年印發(fā)的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃(2017—2021年)》提出，到2021年北方地區(qū)清潔取暖率達(dá)到70%;對“2+26”重點城市，2021年城區(qū)全部實現(xiàn)清潔取暖，縣城和城鄉(xiāng)結(jié)合部清潔取暖率達(dá)到80%以上，農(nóng)村地區(qū)清潔取暖率60%以上;研究探索核能供熱，推動現(xiàn)役核電機組向周邊供熱，安全發(fā)展低溫泳池堆供暖示范。
中國于1959年開始建造49-2泳池式輕水反應(yīng)堆;1989年，清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院開發(fā)出熱功率5 MW的供熱堆型NHR-5，采用“一體化全功率自然循環(huán)”模式，具有固有安全性。近年來，清華大學(xué)、中核集團等單位又分別開發(fā)出NHR200-II低溫供熱堆、“燕龍”泳池式低溫供熱堆等堆型，為核能供熱技術(shù)推廣應(yīng)用打下基礎(chǔ)。2019年11月，山東海陽核能供熱項目首次正式商用，抽取少量AP1000機組常規(guī)島蒸汽為70萬m2住宅供熱。“開展山東海陽等核能綜合利用示范”也被寫入“十四五”規(guī)劃綱要。隨著后續(xù)項目建成，最終海陽核電站可達(dá)到超過2億m2的供熱能力，供熱半徑達(dá)100 km，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約662萬t。
在中國北方的核電基地中，海陽核電、石島灣核電、紅沿河核電、徐大堡核電等均已(考慮)實施熱電聯(lián)供，進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)改造或設(shè)計，有望于2030年全部實施區(qū)域供熱，至2050年具備條件的核電基地均可進(jìn)行熱電聯(lián)供;對于小型低溫供熱堆各類機型，可待項目成熟后盡快示范、商業(yè)推廣，十四五期間先行示范2~4個機型，此后逐步推廣。
當(dāng)前中國北方地區(qū)城鄉(xiāng)供熱面積總計約200億m2，保守假設(shè)2030、2050年分別有4%、10%供熱需求由核能提供，按照供熱量50 W/m2測算，分別相當(dāng)于0.4億kW和1億kW供熱功率。相比燃煤鍋爐供熱，分別減少二氧化碳排放約0.7億和1.7億t/年。
2.4 海水淡化
淡水資源不足是全球很多地區(qū)面臨的問題。據(jù)聯(lián)合國統(tǒng)計，全球約20%人口無法獲得安全飲用水，而且這一比例還在增加。根據(jù)世界銀行測算，到2025年，將有超過10億人生活在缺水地區(qū)。根據(jù)中國水利部數(shù)據(jù)，2030年中國人均水資源量預(yù)計僅有1750m3;在充分考慮節(jié)水情況下，用水總量為7000億~8000億m3，要求供水能力比當(dāng)前增長1300億~2300億m3。
考慮到海水資源量巨大，成本低廉，將海水淡化使用極具發(fā)展?jié)摿?。目前，大多?shù)海水淡化工藝使用化石燃料，因此也產(chǎn)生了大量碳排放。而利用核能淡化海水，占地少、水質(zhì)好、供給穩(wěn)定。前蘇聯(lián)于1973年開始，利用核能技術(shù)(快增殖反應(yīng)堆)進(jìn)行海水淡化實驗，結(jié)果證明，在技術(shù)和經(jīng)濟效益上皆可行。20世紀(jì)90年代以來，核能應(yīng)用于海水淡化技術(shù)得到了國際原子能機構(gòu)和世界許多國家的廣泛重視。
目前較成熟方案是依托大型核電機組建設(shè)海水淡化廠，該方案已在中國紅沿河、寧德、三門、海陽等多座核電廠采用;也可直接建設(shè)低溫供熱堆用于海水淡化，相關(guān)技術(shù)方案正在研究中。以紅沿河核電海水淡化廠為例，最大產(chǎn)水規(guī)模1.5萬t/天，正常情況下1.3萬t/天，該技術(shù)較為成熟，在許多地區(qū)具備進(jìn)一步擴大產(chǎn)能和商業(yè)化推廣的條件。
此外，隨著中國海防建設(shè)的需要，如何解決海島供水安全問題已迫在眉睫。中國存在資源性缺水問題的海島約占全國海島總數(shù)的91%，大多遠(yuǎn)離大陸、分散偏僻，無法引水，面積較小(500 m2~5km2的海島約占中國海島總數(shù)的98%)，開發(fā)本地水資源的能力有限。淡水資源保障是中國大力發(fā)展海洋科技的后盾，鑒于此，對濱海核電海水淡化廠、浮動堆海水淡化的需求預(yù)計將持續(xù)增加。
在國內(nèi)外一些海島地區(qū)，已有海上浮動核電站的應(yīng)用實例。2020年5月，俄羅斯建成世界首座浮動核電站“羅蒙諾索夫院士”并投入商業(yè)運營，由一艘駁船搭載2臺35 MW的KLT-40C核反應(yīng)堆，為其北極海岸的楚科特卡地區(qū)城市提供能源和淡水。
根據(jù)上文對用水能力增長的預(yù)測目標(biāo)，綜合考慮2050年人口變化、人均用水量增加和節(jié)水技術(shù)進(jìn)步多重因素作用，保守假設(shè)2030、2050年中國需水量分別為1300億和2300億m3，核能海水淡化占比分別為4%、10%(即同年核電發(fā)電量占比的一半)，按能耗4kW·h/m3測算，即2030、2050年新增核能淡化能力分別為52億和230億m3，相當(dāng)于270萬kW和1180萬kW核電裝機，分別減少二氧化碳排放約0.17億和0.74億t/年。
3 核能行業(yè)發(fā)展路徑及有關(guān)問題建議
3.1 雙碳目標(biāo)下核能行業(yè)發(fā)展路徑
在雙碳目標(biāo)約束下，結(jié)合中國核能行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀和有關(guān)規(guī)劃、政策，本文梳理出未來核能技術(shù)較為具有發(fā)展前景的方向，并盡可能分階段給出量化目標(biāo)，見表2。
為抓住機遇，實現(xiàn)新一輪高質(zhì)量發(fā)展，核能行業(yè)要堅持以安全為前提，扎實推進(jìn)以下工作。
(1)要重塑核能在能源系統(tǒng)中的定位。在能源系統(tǒng)清潔轉(zhuǎn)型過程中，各類能源品種的地位和作用都將轉(zhuǎn)化。核能一方面要擴大電力占比，替代高碳排放能源品種承擔(dān)基荷角色，主動與風(fēng)、光、蓄等能源品種互為補充、相互支撐;另一方面要積極改變自身，技術(shù)向著靈活化、智慧化方向發(fā)展，通過大中小裝機配合，地上、地下、水面等多重空間布局，抓住機會開拓制氫、供熱等核能綜合利用領(lǐng)域市場，確立核能在清潔能源替代中的突出位置。
(2)堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展。雖然幾十年來，中國核能行業(yè)從小到大、從弱到強，積累了大量發(fā)展經(jīng)驗，取得了一定成績，但要在新的能源體系中發(fā)揮好作用，還需要不斷開展科研創(chuàng)新，牢牢掌握核心技術(shù)。美國自20世紀(jì)80年代起，很少建設(shè)新的核電項目，但一直未停止新技術(shù)研發(fā)，始終保持強大的基礎(chǔ)研究能力。美國的經(jīng)驗值得學(xué)習(xí)，要進(jìn)一步優(yōu)化自主品牌核電技術(shù)的設(shè)計，提高經(jīng)濟競爭力;對關(guān)鍵核心技術(shù)、核心部件和基礎(chǔ)材料仍需加大攻關(guān);小型堆研發(fā)要盡快走出“大堆小型化”的局限，探索實現(xiàn)固有安全、高度智能、極度簡化、工廠預(yù)制、模塊配置等特性;對于第四代各種堆型應(yīng)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;面向長遠(yuǎn)，加強對基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性科技創(chuàng)新的投入，形成持續(xù)、穩(wěn)定的投入機制[17]。
(3)堅持全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同推進(jìn)，與經(jīng)濟社會發(fā)展相協(xié)調(diào)。核能行業(yè)在新領(lǐng)域探索發(fā)展過程中要充分考慮到扶植培育整個產(chǎn)業(yè)鏈，打下扎實的發(fā)展基礎(chǔ)，營造良好的市場環(huán)境，避免諸如核電越建越貴、關(guān)鍵技術(shù)部件受制于人的被動局面。貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”五大發(fā)展理念，讓核能成為經(jīng)濟上有優(yōu)勢，對社會有助益，發(fā)展成果可共享的綠色產(chǎn)業(yè)。同時要把握“雙循環(huán)”新發(fā)展格局，在全球新一輪核能發(fā)展中占據(jù)主動地位。
3.2 需要關(guān)注問題和建議
(1)安全和公眾接受性問題。核安全是國家安全的重要組成部分，安全是核能行業(yè)發(fā)展的前提和生命線。2011年日本福島核事故發(fā)生后，世界各國汲取事故教訓(xùn)，積極采取措施提升安全性，重建發(fā)展信心。隨著中國發(fā)展進(jìn)入新時代，黨和國家對確保核安全的要求更嚴(yán)、標(biāo)準(zhǔn)更高，人民群眾對核安全的關(guān)注更多、期待更高。只有解決安全性問題，公眾對核能的接受度才能提高，行業(yè)發(fā)展才有更大空間。因此，面向雙碳目標(biāo)，核能行業(yè)要在可能影響安全與公眾接受性的環(huán)節(jié)下大力氣，為規(guī)模發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
(2)核能經(jīng)濟性問題。據(jù)國際可再生能源際署統(tǒng)計，2010年以來，太陽能光伏、聚光太陽能電池儲能、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電等新能源技術(shù)成本分別下降82%、47%、71%、38%和29%[22]，在三代核電安全性要求提高、新建項目成本不斷攀升的背景下，核能技術(shù)發(fā)展壓力很大。以核能制氫技術(shù)為例，現(xiàn)有技術(shù)電解1 m3氫氣需要5 kW·h電能，未來可以下降到2.8 kW·h;當(dāng)用電成本下降到0.15元/(kW·h)以下時，電解水制氫成本可以和既有供氫技術(shù)競爭[23]。目前國內(nèi)核電上網(wǎng)電價大多在0.4元/(kW·h)以上，因此如何通過技術(shù)改進(jìn)和創(chuàng)新降低核電成本，成為一個關(guān)鍵問題。
(3)在未來能源體系中的靈活性問題。中國資源稟賦和用能負(fù)荷不均衡，加之新能源的時空不匹配，預(yù)計下一步新能源的波動性和間歇性將給電網(wǎng)運行帶來巨大影響。此外，根據(jù)國網(wǎng)能源研究院預(yù)測，在用戶端將更加明顯地呈現(xiàn)夏季、冬日負(fù)荷“雙峰”特點。在傳統(tǒng)情況下，核電一般以帶基荷運行為主，不參與電網(wǎng)調(diào)峰[24];在新的發(fā)展階段，核電靈活性不足問題將顯現(xiàn)，或面臨更頻繁的調(diào)峰壓力。根據(jù)有關(guān)研究，隨著核電參與調(diào)峰深度的加深，電力系統(tǒng)運行成本和單位發(fā)電量成本都將較顯著提高。廣泛開發(fā)核能多功能利用或配備儲能，對于彌補核能調(diào)峰深度受限問題、增加核能系統(tǒng)靈活性意義重大，還可能避免因大型核電機組頻繁參與調(diào)峰帶來的經(jīng)濟性和安全性挑戰(zhàn)。當(dāng)前儲能技術(shù)中，抽水蓄能較為成熟，相比于化學(xué)儲能大多在0.6~0.8元/(kW·h)的度電成本，抽水蓄能度電成本較低(0.21~0.25元/(kW·h))[25]。下一步，探索核能參與“多能互補”電源基地，加強“源網(wǎng)荷儲”互動[26]，是重要研究方向。
4 結(jié)語
在“雙碳”目標(biāo)下，中國能源系統(tǒng)將向著多元清潔方向發(fā)展。核能作為典型低碳能源品種，可在未來能源體系中超脫出僅僅提供電力的角色，助力能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。本文結(jié)合中國能源系統(tǒng)現(xiàn)狀和核能發(fā)展基礎(chǔ)，分析核能在發(fā)電、制氫、區(qū)域供熱、海水淡化等領(lǐng)域的發(fā)展機遇，總結(jié)提出行業(yè)發(fā)展路徑，指出下一步核能行業(yè)工作重點為重塑其在能源系統(tǒng)中的定位、堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展、堅持與經(jīng)濟社會協(xié)調(diào)發(fā)展，同時應(yīng)關(guān)注安全和公眾接受性、經(jīng)濟性、靈活性等重要問題，為有關(guān)政策制定提供參考。
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