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江亿:综合利用核能 助力山东实现零碳能源供应

来源:中国能源报 日期:2021-10-27 09:29:04

10月19日,由山东省发改委、烟台市人民政府、中国核学会、中国机械工业联合会、中国能源报社主办,烟台市发改委、烟台市新兴产业发展推进中心、烟台众创核电研发中心承办的“2021碳达峰碳中和烟台论坛”在山东省烟台市国际博览中心开幕。


中国工程院院士、清华大学教授江亿


综合利用核能,助力山东实现零碳能源供应


综合利用核能,实现热电水三联供,对满足山东半岛电力、热力和淡水供应将发挥重要作用。


山东用电、用热需求旺盛。一方面,火电装机容量居全国首位,2019年,山东煤炭消费总量达4.3亿吨,发电消耗一半燃煤,且热电机组装机占火电总装机的比例超过85%,20万千瓦以下小热电机组占比超过30%,发电煤耗高、效率偏低,每年消耗约8300万吨燃煤;另一方面,山东集中供热面积达20.5亿平方米,其中青岛、烟台等城市供热以燃煤锅炉和小热电为主,能耗高、污染大,碳排放量也大,加上大量燃煤小热电同时为工业生产供热,致使非电燃煤中约70%用于各类小锅炉。


水资源短缺也是山东面临的一大问题,如果该问题不解决,将无法实现可持续发展。


因此,核能的全面开发、综合利用可同时解决以上三大问题,即利用核能水热电三联产技术,以全面电气化的电力替代燃煤、燃气、燃油,以零碳热源满足冬季建筑供热和工业生产的热量需求,以足够的淡水资源确保安全可靠供水。


具体而言,核电机组运行会产生大量余热,充分利用余热,可进行海水淡化并制备淡热水,再通过单管“水热同送”系统送到城市周边;通过“水热分离”装置分离出热量和常温淡水,由此实现供水、供热。目前,已建成的海阳核电小型示范项目运行效果良好,综合效益显现。


在供热、供水的基础上,再增加一套跨季节储热装置,可实现系统全年连续运行,性能将更佳。水热联产等装置属于高投资项目,一旦建成需长期运行,且核电装置不希望季节性转换,而需要连续运行。因此,通过建设跨季节的蓄热装置,可实现连续制水、产热。届时,春夏秋季热量转换到储热装置,连续供应常温热水,冬季则由系统和储热装置共同供热,并供应常温热水。


测算显示,“1000MW机组+跨季节储热”全年连续运行8000小时,能发电70亿千瓦时,输出热量4500万GJ,可为1.5亿平方米建筑供热,并产生淡水1.5亿吨/年。若有30台这样的机组,可满足山东半岛35亿平方米建筑供热、45亿吨淡水供应,并提供50%的电力。跨季节储热不仅使水热联产装置、水热同送系统实现全年连续运行,还能使核电通过改变抽气量而改变发电量,从而具有一定的灵活性,不再需要供热调峰热源,可完全根据天气决定供热侧热量,提高供热可靠性。


如前所述,综合利用核能,实现热电水三联供,将对满足山东半岛电力、热力和淡水供应发挥重大作用,是实现山东半岛零碳能源和可持续淡水供应的重大举措。要满足山东半岛热、电、水需求,需要有0.3亿千瓦装机的核电。因此,建议在“十四五”期间做好整体规划,为今后20年相关项目建设和改造提出“一张蓝图”,可先完成1-2个热电水三联供示范工程;到2045年,随着核电项目陆续完成,再分期分片完成配套工程。


(朱妍/整理)