碳中和目标下核电发展初步研究

来源:中国核能行业协会 作者:汪灿 发布时间:2022-03-24 09:22 关键词: 核电核电建设
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背景


“碳中和”是指释放的二氧化碳和吸收的二氧化碳相当,使大气中的二氧化碳不再增加。我国作为世界最大的发展中国家,长期以来坚持《联合国气候变化公约》,积极参与气候变化行动,《巴黎协定》后,已逐渐从气候治理体系的“跟随者”转变为“引领者”。2060年前实现碳中和是党中央、国务院统筹国际国内两个大局作出的重大战略决策,为全球疫后经济可持续和韧性复苏、清洁能源发展提供了重要政治动能和市场动能。我国把应对气候变化作为推动我国经济转型增效、引领全球绿色低碳技术和产业革命的重大战略机遇,通过推动能源生产和消费革命、绿色工业体系创建和城镇化低碳发展,基本扭转二氧化碳排放快速增长的局面,在为全球应对气候变化做出重要贡献的同时,也将促进经济高质量发展和生态环境高水平保护协同,提升经济社会发展效益。


能源电力低碳化是实现碳中和的基础


当前能源消费产生的二氧化碳约占我国碳排放总量的85%,能源低碳化对实现碳排放目标起决定性作用,结构上将实现“煤下降、油达峰、气提高、非化石能源大幅上升”。“十四五”期间,我国能源消费产生的二氧化碳仍呈上升趋势;“十五五”期间将实现碳排放达峰,中远期,能源转型加速实现深度减排,电力消费在经济增长和电能替代驱动下保持增长,整体将呈现“前松后紧”的节奏。


2030年前实现碳达峰的难度不大。习近平总书记提出,2030年我国非化石能源占一次能源占比将达到25%以上、新能源装机12亿千瓦以上。根据有关部门对国民经济发展和能源消费总量预测,2030年我国能源消费总量55~60亿吨标准煤,在水电装机4.1亿千瓦情况下:若新能源累计装机12亿千瓦,核电年均新增装机约5~6台,可实现非化石能源占比25%的目标;若核电每年新开工6~8台机组,新能源年均新增1亿千瓦,届时未来非化石能源消费占比将有望达到30%,超出原有承诺,并为实现2060年碳中和目标奠定基础。


碳达峰后,进一步实现“碳中和”,非化石能源发展速度需要倍增。如2030年非化石能源占比25%,则2030~2050年非化石能源占比年均提升幅度需倍增至2%以上,电力领域要尽早实现碳中和,为其它领域碳排放争取更多空间。


初步测算,2050年我国消费总量50~56亿吨,非化石能源占比55%~85%,新能源装机规模将达到40~50亿千瓦,年均增长1.5亿千瓦左右,仅考虑沿海地区,核电装机将达到2亿千瓦左右,若能在内陆布局,有望实现装机4亿千瓦左右。


核电将迎来新的发展机遇


我国新能源资源丰富地区主要在“三北”地区,电力消费集中在土地资源紧张、可再生能源禀赋不足的中东部地区,核电是实现碳中和的重要选择。核电运行稳定、可靠、换料周期长,是目前唯一可大规模替代化石能源基荷、并具备负荷跟踪能力的“零碳电源”。核电应继续发挥原有基荷电源作用,满足基荷需求。更为重要的是,核电作为本地电源,将部分取代现有煤电,与风电、太阳能等间隙性可再生能源协同发展,承担保障能源安全和系统安全的双重职责。


1我国核电具备大规模发展的良好基础


截至2021年底,我国大陆已经投入商业运行的核电机组53台,在建机组16台。核电机组总装机容量约5465万千瓦,约占全国电力装机容量的2.3%。2021年1~12月,运行核电机组累计发电量4071亿千瓦时,约占全国累计发电量的5.02 %,相当于减少燃烧标准煤11558万吨,减少排放二氧化碳30282万吨。


我国长期保持良好的核安全记录。核电安全运营指标居世界前列,从未发生国际核事件分级(INES)2级及以上的运行事件;各在运核电厂未发生较大及以上环境事件、辐射污染事件,未发生火灾爆炸事故,未发生职业病危害事故。


我国已经建成完善的核电工业体系。核电技术实现了“二代”向“三代”的跨越,福清5号机组商业运行,标志着我国在三代核电技术跻身世界前列,“华龙一号”已具备批量化建设能力。形成了以上海、四川、东北为代表的三大核电重型装备制造基地,以及一批泵阀和核电配套设备制造企业,已全面掌握自主三代核电装备制造的核心技术,形成了每年8~10台套三代核电主设备制造能力,“华龙一号”、“国和一号”设备国产化率达到85%以上。核电工程建设管理自主化能力和总承包能力持续提升,已成功实现了多项目、多基地建设,全面掌握了压水堆、重水堆、高温气冷堆等多种堆型不同容量的核电机组建造技术,具备可同时开工30台以上的核电机组建造能力。


我国厂址资源可以支撑核电大规模建设。截至2019年底,我国已选定核电厂址供75个,总规划容量4.1亿千瓦,其中沿海厂址38个,可支撑装机2.3亿千瓦,内陆厂址37个,可支撑装机1.8亿千瓦,为核电批量化建设、规模化建设奠定了基础,满足行业中长期发展需要。


2我国核电发展面临的挑战


我国核电发展有良好的基础,但也面临许多挑战,诸如核电安全、核电经济性、铀资源保障、公众接受度等等。


我国坚持采用最先进的技术、最严格的标准发展核电,按照多重屏障、纵深防御的理念,严格管理核设施选址、设计、建造、运行、退役等全生命周期活动,确保稳妥可靠、万无一失。但是,核电安全永远在路上,要始终把核安全放在各项工作首位,将核安全要求作为产业发展和决策的重要依据。


核电面临着较大经济性的挑战。为了满足国际最高核安全标准和60年设计寿命的要求,三代核电首批项目单位造价明显高于二代核电,并出现了工期延误、造价超概算严重等突出问题,直接影响了核电的经济竞争力。同时,随着我国电力消费增速放缓、电力市场化改革的逐步推进,使核电平均上网电价和利用小时数下降,核电的市场环境发生深刻变化。总的来看,三代核电批量化建设后可大幅降低造价,在多数东部沿海地区燃煤标杆电价水平,也具有一定的竞争力,但比起目前在运的核电机组,新建设机组的竞争力还是在一定程度上减弱。考虑到风电、太阳能随着技术进步,其成本仍将大幅下降,将给核电竞争和规模发展带来压力。


建立稳定的天然铀保障供应体系,是我国核电大规模发展的重要基础。初步估计,在现有技术条件下,核电装机2亿千瓦,每年需要天然铀矿资源3.79万吨,全寿命铀资源需求占全球探明资源的三分之一左右,需要面向两个市场,加大铀资源保障力度,提升核燃料供应保障能力。


公众核电接受度是核电大规模发展面临的问题。不同省市、不同部门、不同专家、不同群体等都对核电大规模发展的必要性缺乏战略共识。公众对核电安全认知存在误区和盲区,部分专家也缺乏理性、科学的核安全观,邻避效应和恐核效应对核电发展带来不利影响。需要各方坚定核电发展的决心,统一核电发展共识,提高公众核电认知水平,完善法律体系,建立多层次的利益补偿与互惠机制,加强核电信息公开与公众参与,获取广泛支持。


结论


我国实现碳中和目标,核电大规模发展是必不可少的。2050年,我国核电装机将超过2亿千瓦,若发展内陆核电,有望达到4亿千瓦左右。我国已具备良好基础条件,未来核电大规模发展要坚持把核安全放在高于一切的位置,加快突破核电重大关键技术和卡脖子问题,进一步降本增效提升经济竞争力,加大铀资源保障力度,大幅提升公众核电接受度。


(作者单位:中国广核集团)


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