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碳中和目標下核電發展初步研究

2022-03-24 08:47:30 中國核能行業協會   作者: 汪燦  

背景

“碳中和”是指釋放的二氧化碳和吸收的二氧化碳相當,使大氣中的二氧化碳不再增加。我國作為世界最大的發展中國家,長期以來堅持《聯合國氣候變化公約》,積極參與氣候變化行動,《巴黎協定》后,已逐漸從氣候治理體系的“跟隨者”轉變為“引領者”。2060年前實現碳中和是黨中央、國務院統籌國際國內兩個大局作出的重大戰略決策,為全球疫后經濟可持續和韌性復蘇、清潔能源發展提供了重要政治動能和市場動能。我國把應對氣候變化作為推動我國經濟轉型增效、引領全球綠色低碳技術和產業革命的重大戰略機遇,通過推動能源生產和消費革命、綠色工業體系創建和城鎮化低碳發展,基本扭轉二氧化碳排放快速增長的局面,在為全球應對氣候變化做出重要貢獻的同時,也將促進經濟高質量發展和生態環境高水平保護協同,提升經濟社會發展效益。

能源電力低碳化是實現碳中和的基礎

當前能源消費產生的二氧化碳約占我國碳排放總量的85%,能源低碳化對實現碳排放目標起決定性作用,結構上將實現“煤下降、油達峰、氣提高、非化石能源大幅上升”。“十四五”期間,我國能源消費產生的二氧化碳仍呈上升趨勢;“十五五”期間將實現碳排放達峰,中遠期,能源轉型加速實現深度減排,電力消費在經濟增長和電能替代驅動下保持增長,整體將呈現“前松后緊”的節奏。

2030年前實現碳達峰的難度不大。習近平總書記提出,2030年我國非化石能源占一次能源占比將達到25%以上、新能源裝機12億千瓦以上。根據有關部門對國民經濟發展和能源消費總量預測,2030年我國能源消費總量55~60億噸標準煤,在水電裝機4.1億千瓦情況下:若新能源累計裝機12億千瓦,核電年均新增裝機約5~6臺,可實現非化石能源占比25%的目標;若核電每年新開工6~8臺機組,新能源年均新增1億千瓦,屆時未來非化石能源消費占比將有望達到30%,超出原有承諾,并為實現2060年碳中和目標奠定基礎。

碳達峰后,進一步實現“碳中和”,非化石能源發展速度需要倍增。如2030年非化石能源占比25%,則2030~2050年非化石能源占比年均提升幅度需倍增至2%以上,電力領域要盡早實現碳中和,為其它領域碳排放爭取更多空間。

初步測算,2050年我國消費總量50~56億噸,非化石能源占比55%~85%,新能源裝機規模將達到40~50億千瓦,年均增長1.5億千瓦左右,僅考慮沿海地區,核電裝機將達到2億千瓦左右,若能在內陸布局,有望實現裝機4億千瓦左右。

核電將迎來新的發展機遇

我國新能源資源豐富地區主要在“三北”地區,電力消費集中在土地資源緊張、可再生能源稟賦不足的中東部地區,核電是實現碳中和的重要選擇。核電運行穩定、可靠、換料周期長,是目前唯一可大規模替代化石能源基荷、并具備負荷跟蹤能力的“零碳電源”。核電應繼續發揮原有基荷電源作用,滿足基荷需求。更為重要的是,核電作為本地電源,將部分取代現有煤電,與風電、太陽能等間隙性可再生能源協同發展,承擔保障能源安全和系統安全的雙重職責。

1我國核電具備大規模發展的良好基礎

截至2021年底,我國大陸已經投入商業運行的核電機組53臺,在建機組16臺。核電機組總裝機容量約5465萬千瓦,約占全國電力裝機容量的2.3%。2021年1~12月,運行核電機組累計發電量4071億千瓦時,約占全國累計發電量的5.02 %,相當于減少燃燒標準煤11558萬噸,減少排放二氧化碳30282萬噸。

我國長期保持良好的核安全記錄。核電安全運營指標居世界前列,從未發生國際核事件分級(INES)2級及以上的運行事件;各在運核電廠未發生較大及以上環境事件、輻射污染事件,未發生火災爆炸事故,未發生職業病危害事故。

我國已經建成完善的核電工業體系。核電技術實現了“二代”向“三代”的跨越,福清5號機組商業運行,標志著我國在三代核電技術躋身世界前列,“華龍一號”已具備批量化建設能力。形成了以上海、四川、東北為代表的三大核電重型裝備制造基地,以及一批泵閥和核電配套設備制造企業,已全面掌握自主三代核電裝備制造的核心技術,形成了每年8~10臺套三代核電主設備制造能力,“華龍一號”、“國和一號”設備國產化率達到85%以上。核電工程建設管理自主化能力和總承包能力持續提升,已成功實現了多項目、多基地建設,全面掌握了壓水堆、重水堆、高溫氣冷堆等多種堆型不同容量的核電機組建造技術,具備可同時開工30臺以上的核電機組建造能力。

我國廠址資源可以支撐核電大規模建設。截至2019年底,我國已選定核電廠址供75個,總規劃容量4.1億千瓦,其中沿海廠址38個,可支撐裝機2.3億千瓦,內陸廠址37個,可支撐裝機1.8億千瓦,為核電批量化建設、規模化建設奠定了基礎,滿足行業中長期發展需要。

2我國核電發展面臨的挑戰

我國核電發展有良好的基礎,但也面臨許多挑戰,諸如核電安全、核電經濟性、鈾資源保障、公眾接受度等等。

我國堅持采用最先進的技術、最嚴格的標準發展核電,按照多重屏障、縱深防御的理念,嚴格管理核設施選址、設計、建造、運行、退役等全生命周期活動,確保穩妥可靠、萬無一失。但是,核電安全永遠在路上,要始終把核安全放在各項工作首位,將核安全要求作為產業發展和決策的重要依據。

核電面臨著較大經濟性的挑戰。為了滿足國際最高核安全標準和60年設計壽命的要求,三代核電首批項目單位造價明顯高于二代核電,并出現了工期延誤、造價超概算嚴重等突出問題,直接影響了核電的經濟競爭力。同時,隨著我國電力消費增速放緩、電力市場化改革的逐步推進,使核電平均上網電價和利用小時數下降,核電的市場環境發生深刻變化。總的來看,三代核電批量化建設后可大幅降低造價,在多數東部沿海地區燃煤標桿電價水平,也具有一定的競爭力,但比起目前在運的核電機組,新建設機組的競爭力還是在一定程度上減弱。考慮到風電、太陽能隨著技術進步,其成本仍將大幅下降,將給核電競爭和規模發展帶來壓力。

建立穩定的天然鈾保障供應體系,是我國核電大規模發展的重要基礎。初步估計,在現有技術條件下,核電裝機2億千瓦,每年需要天然鈾礦資源3.79萬噸,全壽命鈾資源需求占全球探明資源的三分之一左右,需要面向兩個市場,加大鈾資源保障力度,提升核燃料供應保障能力。

公眾核電接受度是核電大規模發展面臨的問題。不同省市、不同部門、不同專家、不同群體等都對核電大規模發展的必要性缺乏戰略共識。公眾對核電安全認知存在誤區和盲區,部分專家也缺乏理性、科學的核安全觀,鄰避效應和恐核效應對核電發展帶來不利影響。需要各方堅定核電發展的決心,統一核電發展共識,提高公眾核電認知水平,完善法律體系,建立多層次的利益補償與互惠機制,加強核電信息公開與公眾參與,獲取廣泛支持。

結論

我國實現碳中和目標,核電大規模發展是必不可少的。2050年,我國核電裝機將超過2億千瓦,若發展內陸核電,有望達到4億千瓦左右。我國已具備良好基礎條件,未來核電大規模發展要堅持把核安全放在高于一切的位置,加快突破核電重大關鍵技術和卡脖子問題,進一步降本增效提升經濟競爭力,加大鈾資源保障力度,大幅提升公眾核電接受度。

(作者單位:中國廣核集團)




責任編輯: 江曉蓓

標簽:碳中和,核電發展