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头条|宋克祥:启动内陆核电正当其时

时间:2021-10-07 20:03

头条|宋克祥:启动内陆核电正当其时

宋克祥:实现碳达峰碳中和,中央已表达了决心,对核电也表达了积极的态度,湖南省也愿意做第一个内陆核电省份,启动内陆核电正当其时,湖南桃花江核电厂址可以作为试点。 
 
以下是全文:

2020年9月22日,中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布,中国将采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。中国的这一承诺是全球应对气候变化进程中的一项有里程碑意义的事件。

但要完成这一目标压力较大。欧盟、美国等从碳达峰到碳中和有50—60年过渡期,中国只有30年。2030—2050年,中国年减排率平均将达8%—10%,远超发达国家减排的速度和力度,中国2060年实现碳中和,需比发达国家2050年碳中和付出更大努力。

一、需付出更多努力

( 一 )承受能源结构和经济增长双重压力

由二氧化碳等温室气体排放引起的全球气候变化已经成为本世纪人类面临的最大挑战之一。在《巴黎协议》的框架下,到本世纪中叶实现碳中和是全球应对气候变化的最根本的举措。目前,全球已经有50多个国家实现了碳达峰,碳排放总量排名前15位的国家中,美国、俄罗斯、日本、巴西、印度尼西亚、德国、加拿大、韩国、英国和法国已实现碳达峰,已有121个国家提出2050年实现碳中和的目标。

2018年全温室气体排放量约为556亿吨二氧化碳当量,增速为2%,碳排放量前五的国家排放了全球62%的温室气体,第一位是中国( 26% ),第二位是美国( 13% )。从每年的排放量来说,中国是二氧化碳排放的第一大国。目前中国发电和供热行业所产生的温室气体排放占全国总排放的40%以上,是最主要的减排方面。 

其次,中国在未来碳中和路径中面临的最大的宏观挑战,是其经济增长仍将保持较高的速度( 5%以上 ),还将维持较长时间。经济的增长也将带来能源需求总量的增长。

发展中带来的能源需求增长同样需要在能源转型中解决。从能源系统的角度看,实现碳中和要求能源系统从工业革命以来建立的以化石能源( 煤炭、石油、天然气 )为主导的能源体系转变为以绿色能源为主导的能源体系,实现能源体系的净零排放甚至负排放。

( 二 )核电可发挥重要作用

作为参与减排的清洁低碳电源,核电是除水电之外稳定的基荷电源。截至2020年12月31日,国内运行核电机组共49台,发电量为3662亿千瓦时,占年度总发电量74170亿千瓦时的比例为4.9%。在核电的利用上,我国核电在全国能源结构中的比重远低于法国( 67% )、俄罗斯( 20% )、美国( 20% )等国,但我国的煤炭消费总量却占到能源消费总量的半数以上。这说明对于我国庞大的用电量而言,核电在数量上还有较大的发展空间;其次,我国核电站目前都分布在沿海,相对于其它国家而言,后续内陆有较大回旋空间。

二、促使能源供给绿色转型

碳达峰碳中和目标驱动整个能源系统向绿色转型,电力系统的全面脱碳是中国实现碳中和目标的核心。

( 一 )需要调整以火电为主的能源结构

2021年4月22日,中国国家主席习近平以视频方式出席“领导人气候峰会”,并发表题为《共同构建人与自然生命共同体》的重要讲话。习近平强调,中国将碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局,正在制定碳达峰行动计划,广泛深入开展碳达峰行动,支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰。中国将严控煤电项目,“十四五”时期严控煤炭消费增长、“十五五”时期逐步减少。此外,中国已决定接受《〈蒙特利尔议定书〉基加利修正案》,加强非二氧化碳温室气体管控,还将启动全国碳市场上线交易。

为实现气候目标,中国需要在短期内停止新建燃煤电厂,优先退役落后产能,可以通过降低利用小时,保障大部分机组20年( 1.5°C目标 )或30年( 2°C目标 )的运行年限,并在2045年( 1.5°C目标 )或2055年( 2°C目标 )前实现全面的煤电退出。

2020年中国发电量,中火电的占比70%,电力领域碳排放占全国碳排放总量的30%以上。根据清华大学气候变化与可持续发展研究院的测算,在碳中和的目标下,2050年中国非石化发电量占总电量的比例将超过90%,煤炭比例则将降至5%以下。

 

( 二 )电力消费和装机预测

根据国际可再生能源署( IRENA )的测算,2050年电力将占全球终端用能的一半。这意味着在2℃目标下,2050年全球电力消费量将达到2019年的两倍,即中国电力消费量约14万亿千瓦时左右。而国网能源研究院发布的《中国能源电力展望2020》认为,2025年、2035年、2050年全社会用电量分别增长至约9.4万亿—9.8万亿千瓦时、11.5万亿—12.9万亿千瓦时、12.4万亿—14.7万亿千瓦时,预计的电力消费量同国际可再生能源署预计的电力消费量相当。《中国能源电力展望2020》预计2025年、2035年、2050年电源装机容量将分别为28亿—31亿千瓦、41亿—47亿千瓦、47亿—57亿千瓦,2050年后电源装机容量进入峰值平台区。  

在碳达峰碳中和新形势下,清洁低碳能源将成为增量主体。当然,核电也将面临较大发展机遇。

 

( 三 )清洁能源结构分析

2020年12月12日,习近平主席在气候雄心峰会上宣布,到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。这是习近平首次在公开讲话中为风电、光伏设定具体装机目标。

国际可再生能源署( IRENA )预计2050年全球电力消费中约有86%的电力来自非化石能源( 可再生能源和核能 ),构建以新能源为主体的电力系统。目前的电网风光占比超过10%以后,消纳问题就会凸显,需要基荷低碳能源的稳步增长。2021年2月,国家能源局下发《关于征求2021年可再生能源电力消纳责任权重和2022—2030年预期目标建议的函》,指出2021年非水可再生能源电力消纳责任为12.7%,逐年提升约1.47%,到2030年,全国可再生能源非水电电力消纳责任权重26%。核电作为“零碳”能源体系的基荷电源,技术成熟、运行稳定,是目前惟一可以大规模替代煤炭为电网提供稳定可靠电力的电源。其支撑电网消纳高比例新能源的作用正愈发凸显,核电与风光等新能源协同发展的局面将加快形成,提升区域能源安全保障水平。

三、核电面临较大机遇

( 一 )核电是低碳高效安全的能源

根据2021年4月《中法核能报告( 二期 )核能与环境》,以二代改进型百万千瓦级压水堆机组测算,我国核电全产业链、全生命周期温室气体排放量为11.9g-CO2,eq/( kW·h )。不考虑核燃料循环后段( 乏燃料后处理与废物处置 ),则为6.2g-CO2,eq/(kW·h)。其排放水平与风电相当,比光伏低很多。由此可见,核电作为低碳清洁电源也是名副其实。而核电本身减排二氧化碳力度很大,一座百万千瓦的核电厂按照年负荷因子85%计算,一年可发电74亿度,可减排二氧化碳660万吨。如果把这些二氧化碳捕捉下来液化,用载重100吨的大卡车来运,每天需要180辆!

 

( 二 )核电将稳步增长

为了推动核电中长期持续稳定发展,必须重新审视核电在我国能源发展中的定位,明确核电的发展规模。综合考虑我国内陆核电发展的节奏,按照2050年我国核发电量占比达到目前世界平均水平( 11% )进行测算,核电装机容量将达到2.2亿千瓦。为了实现该目标,并保持核电发展节奏的稳定,2020—2050年每年保持新开工5—6台核电机组,争取使我国于2050年前后的核电在国家电力供应中的比例稳定在10%左右的规模,并且在今后一百年左右( 一个核电机组的可预期寿命 )的历史时期内稳定维持这一规模。

如果按照中国工程院在《2050年我国的能源需求》咨询报告的预计,到2050年,我国核电占一次能源总量的比重要求提高至12.5%来测算的话,核电装机容量将达到2.5亿千瓦。为了实现该目标,并保持发展节奏的稳定,2020—2050年每年保持新开工6—7台核电机组。

截至2020年底,中国在运在建核电机组达7200多万千瓦( 在运49台,装机5102千瓦,占电力总装机容量2.3%;核准及在建19台,装机2099万千瓦 )。根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》,2025年在运核电达到7000万千瓦,这个目标不难实现。近年来国内相关研究团体针对2025—2035年核电发展目标开展讨论,多数赞成2035年达到1.5亿千瓦装机的目标。这意味着从现在到2035年,每年将建设6—8台左右的新机组。

当然还有较为乐观的估计,通过结合LEAP模型与气候变化综合评估模型,考虑厂址资源可开发量的边界条件,预测到2030年核电装机容量约为1.2亿千瓦,2035年核电装机容量约为1.7亿千瓦,2060年装机容量可达3亿千瓦以上。

从多个预测主体来看,每年建设6—8台左右符合各方心理预期。

 

( 三 )核电沿海厂址已不能满足要求

多方估计每年将建设6—8台左右的新机组,即到2050年将新增200台左右核电机组。从规模上来看,经过30多年开发,沿海厂址开发得相对比较完全,估计到2035年实际开发利用完毕,而广阔的内陆厂址却迟迟没有实现实质性利用,而且从实现碳达峰、碳中和目标来看,早晚是要利用的。世界上其它国家在内陆沿海都是同步建设的,包括我们在巴基斯坦内陆恰希玛建成投运的4台30万千瓦核电机组,都是根据电力需要,在地质环境符合要求等情况下一并开发的。内陆核电开发宜提到议事日程。

 


内陆核电机组占比

四、世界核电选址内陆是普遍现象

 

( 一 )世界核电选址内陆和沿海数量相当

国际原子能机构(IAEA)对世界核电站厂址按滨海、滨河、滨湖划分为三大类。我们习惯将滨海和滨湖核电站称为内陆核电站。根据世界核协会(WNA)公布的数据,截止到 2021 年 1月 1 日,全球在运行的 441 台核电机组中,有 251台分布在内陆,占比57%。世界核电装机最多的美国,96 台核电机组中有 85 台分布在内陆,其中在美国的“母亲河”——密西西比河流域建有 32 台机组。核电发电占比最高的法国,58 台核电机组中有 40 台分布在内陆,占比 69%,其中在法国五大河流之首的罗纳河沿岸就运行着 14 台核电机组。欧洲内陆核电数量较多,核电建在内陆是普遍现象,图1是一些拥有核电站国家的内陆核电站占比。

 

( 二 )世界核电大国主要选址内陆

法国19个核电站( 共58台机组 )中,有14个核电站共40台核电机组位于内陆地区,占法国核电机组的69%,这些机组至今已经有约1000堆年的运行经验。法国的占地面积大约相当于我国一个中等面积省的大小。从图中可以看出,如果把法国比作我国一个中等面积省的话,就相当于基本每个城市都有核电站供电。这些核电站都建在濒河或滨湖地区,人口分布较为稀少,同时靠近负荷中心。这样的内陆核电分布既减少了电能的损耗,又可以方便地为各个区域的居民提供直接、高效的电力供应(  图2  )。

 

美国65个核电站( 共104台机组 )中有39个核电站位于内陆地区,共64台机组,占美国核电机组的63%,这些机组至今已经有约2000堆年的运行经验。从图中可以看出,美国大部分内陆核电站都分布在北美洲流程最长、流域面积最广、水量最大的河流——密西西比河沿岸,剩下的内陆核电站分布在其它河流流域沿岸( 图3)。

 

从世界范围看,不管是从总体规模上,还是从个体的核电大国、拥有核电的小国,把核电建设在内陆是普遍现象。把核电建设局限在沿海,不符合事物发展规律。目前,中国的核电技术、建造水平都处于世界第一方队,运行业绩也保持在世界前列,具备在内陆开发建设核电的基础和能力。

 

五、需加快启动内陆核电建设

 

为实现碳达峰碳中和目标,建议推动在“十四五”适时启动内陆核电建设。这符合世界发展潮流和人类低碳发展要求,中国也已具备了这个能力。

 

( 一 )选址内陆政策恰逢其时

2021年3月5日的十三届人大四次会议上,国务院总理李克强所作的《政府工作报告》中关于2021年重点工作里提出,在确保安全的前提下积极有序发展核电。这是十年来政府工作报告中首次用“积极”的字眼来表达核电发展工作安排,有更深的含义:“积极”意味着主动谋划发展核电并保持合理的发展节奏;“有序”意味着扭转核能发展不平衡不充分的局面,合理布局,发挥其支撑电网消纳高比例新能源的作用。这都为稳妥启动内陆核电发展带来良好“政策”机遇。

根据核电发展规模目标,合理安排核电建设时序。统筹兼顾区域发展、能源供需、发电成本、环境保护等因素,按照“先沿海后内陆”的核电开发建设总体原则,优化核电在全国的发展布局。稳妥推进内陆核电项目的前期准备,在电力负荷较大、电网安全运行枢纽地位重要以及可再生能源资源匮乏或过多的省份适时重启内陆核电示范项目的建设,为内陆核电的健康发展探索道路、积累经验。

 

( 二 )选址内陆核电技术有充分保障

目前核电技术主要经历四代。第一代核电技术就是早期原型反应堆,主要目的是通过试验示范形式来验证核电在工程实施上的可行性;第二代核电技术是在第一代核电技术的基础上建成的,包括压水堆、沸水堆和重水堆等,单机组的功率水平在第一代核电技术基础上大幅提高,达到千兆瓦级。它实现了商业化、标准化等;第三代核电技术指满足美国“先进轻水堆型用户要求”(URD)和“欧洲用户对轻水堆型核电站的要求”(EUR)的压水堆型技术核电机组,是具有更高安全性、更高功率的新一代先进核电站,其中具有代表性的有美国的AP1000、法国的EPR等;第四代核电是由美国能源部发起,并联合法国、英国、日本等9个国家共同研究的下一代核电技术,仍处于开发阶段,预计可在2030年左右投入应用。第四代核能系统将满足安全、经济、极少的废物生成、燃料增殖、风险低、防止核扩散等基本要求。

法国核电站分布图

目前中国已运行核电站主要是二代和二代改进型机组。随着美国三代核电AP1000技术于2018年11月分别在浙江三门和山东海阳投入商业运行,法国三代核电技术EPR首台机组于2018年12月投入商业运行,特别是我国自主三代核电技术“华龙一号”2020年11月在福清核电成功并网运行、2021年5月“华龙一号”海外首堆在巴基斯坦实现商业运行,进而进入到发展三代核电技术为主的新阶段。

具有四代核电技术特点的20万千瓦山东石岛湾高温气冷堆进入带核功率运行,预计年内可实现并网发电;电功率20MW中国实验快堆于2010年实现并网发电,60万千瓦示范快堆已于2017年12月在霞浦开工建设。

 

三代核电技术的规模化建设和四代核电技术特点的堆型开发,标志着中国核电技术进入世界第一梯队,三代核电技术是后续建设的主要堆型,其安全等级和放射性包容又有了新的提升,具备了在内陆安全发展核电的技术水平。

美国核电站分布图

( 三 )选址内陆安全有充分保障

习近平总书记在2014年3月提出“理性、协调、并进”的中国核安全观,要求发展和安全并重、权利和义务并重、自主和协作并重、治标和治本并重,强调在确保安全的前提下发展核电。2017年出台了《中华人民共和国核安全法》,依法治核更加完善。

中核集团积极贯彻习近平总书记关于安全生产的重要论述,牢记对核工业的指示批示精神,坚持安全发展、创新发展,把安全作为核心价值观,倡导安全是核工业的生命线,并把保安全上升到讲政治的高度,形成了全集团的思想自觉和行动自觉。

 

2008年1月21日,中核集团下的中国核电正式成立。2015年6月上市后,确定“追求卓越、超越自我”的核心价值观,并出台《中国核电卓越核安全文化的十大原则》。设立核电运行研究院、WANO上海中心,核电运行业绩保持了良好的纪录。2020年中国核电15台机组获得WANO综合指数满分评价,运行成绩排在世界运行核电机组前列。

 

中国援建的巴基斯坦恰希玛内陆核电站首台机组自2000年9月投入运行以来,已先后有四台机组陆续运营,保持了良好的运行纪录。从安全管理体系、运行经验、业绩和安全文化等方面来看,中核集团具备了在中国内陆运行核电的能力。

 

( 四 )选址内陆厂址有充分保障

纵观全国,已经有超20个省份参与到内陆核电站的选址工作中,初步通过选址要求的核电站已经超过30个。这充分体现了国家一度重视内陆核电项目。2008年2月,国家发改委从国家能源战略与布局的全局出发,确定湖南省桃花江、湖北省咸宁、江西省彭泽三个内陆核电厂址开展前期工作。由于日本福岛核事故影响,国内舆论对三省发展核电出现意见分歧,项目建设一直搁置。目前,三个核电厂址已全面完成前期工作,累计投入资金已超过120亿元,具备了申请核准建设的条件。

 

特别是湖南桃花江核电站可优先考虑启动。湖南电力供应80%以上都是外部输入,2020年冬季高峰期电力缺口800万千瓦,频繁出现拉闸限电措施,启动内陆核电愿望强烈。通过湖南省政协提案,推动桃花江核电建设得到支持,批转到湖南省能源局办理。湖南省能源局正式答复表示大力支持、非常支持,只要政策放开,愿意做第一个启动内陆核电建设的省份。

 

除以上三个内陆核电厂址开发比较成熟之外,涉及意向开发的内陆厂址还有30多个。

六、 推动内陆核电厂址启动的具体措施

 

( 一 )制订内陆厂址开发战略规划

需要从战略角度出发,以碳中和可预测目标为基础,倒算分解目标,做好可供选择的核电厂址的谋划和布局,根据可能开发的次序制定近中远发展战略和规划,进一步加大工作落实力度,争取在未来碳达峰、碳中和中内陆核电能赢得一席之地。

 

( 二 )发挥核行业命运共同体作用

2020年1月,在中国核能行业协会的组织下,中核集团、中国广核集团、国家电力投资集团和华能集团在充分沟通的基础上,向国家发改委呈报了《关于推进华中地区“十四五”核电发展的建议》,认为在华中地区发展核电具有坚实的安全基础和保障。该提议符合习近平总书记“生态优先、绿色发展”的生态文明思想,也符合我国核电发展的现实情况。文中提到的湖南桃花江、湖北咸宁和江西彭泽内陆厂址最初停工都是由于受到福岛核事故的影响,后续又有邻避效应等事件,比如江西彭泽项目,但最主要的影响原因就是对长江流域“共抓大保护、不搞大开发”的理解。可以考虑和水利部长江委等对话题进行讨论和研究,以便达成共识。对启动内陆核电而言,业界应形成合力,形成“十四五”启动内陆核电开工的共识,以便能够为碳达峰做出贡献。

 

( 三 )营造有利于内陆核电厂址开发的舆论氛围

核能发展一直面临公众接受度的挑战。福岛核事故后,地方政府的摇摆、专家的争论,加重了公众对发展核电的疑虑,全媒体的传播方式在一定程度上加大了项目落地的公众沟通风险。借助核电前期公众沟通、重大工程节点宣传、两会代表委员代言、知识竞赛、公众开放日、公益活动、推出形象大使等方式,应该说核电公众沟通工作取得了不错的成绩,但总体还存在短板和弱项。对政府沟通好,对一般公众沟通差;对有一定知识层次的人沟通好,对普通人群沟通差;对周边的人群沟通好,对距离远的人群沟通差;对上世纪60、70年代的人沟通好,对新生代的年轻人沟通差;对拥核的专家、网民沟通好,对反核的专家和网民沟通差,等。需要增强核电公众沟通的普遍性与精准性。

 

一是从核电是国家战略来说,应争取政府有关部门,比如教育部、国家网信办等的支持,形成对核电的整体宣传合力;二是争取主流媒体特别是新兴媒体的支持,除了主流媒体“高大上”的宣传形式,也有普通网民喜闻乐见的宣传形式,形成宣传合力;三是将核电纳入能源发展战略和规划,形成政府部门依法治核的行动自觉;四是争取普通家庭的认同和支持,比如从孩子教育作为突破口;五是形成与地方利益深度融合的发展共同体,在税收、就业、解困、公益、环保乃至产业发展等方面融合,得到地方的切实拥护。

 

( 四 )推动高层下决心这最后一公里

“万事俱备,只欠东风”,这最后一公里就是高层的决心。如何达成这一目标,也有几个渠道可供选择:一是各涉核集团正式公文的专报,在达成共识的基础上可分别上报,亦可联合上报;二是推动联合地方政府的正式公文的上报,调动地方的积极性,尤其是中部湖南湖北江西三省,在解决“长江大保护”问题后,可率先开启;三是中国核能行业协会、核学会、国家智库等渠道,以第三方的角度呼吁;四是争取中国工程院、中国科学院的支持和认同,以公文或者院士联名的书信渠道方式;五是新华社、人民日报内参渠道等方式。只要促成有关部门的专题调研,重启内陆核电就有可能。

 

( 五 )完善其它保障条件

其它条件涉及科技创新、铀资源保障、后处理等产业链的完善。一是核能科技向着标准化与型谱化、更好的经济性、满足安全标准和更广泛的用户需求方向努力,并与人工智能、大数据、5G等信息技术深度融合的方向发展。二是积极开展铀资源勘查采冶,稳步提升国内产能,做好铀资源贸易和海外开发布局,争取并购海外优质铀资源项目,加快提升天然铀长期安全稳定的保障供应能力。三是保持先进核燃料制造能力与核电发展同步,推动区域核燃料加工中心建设,降低加工成本,形成与国际市场产品的竞争优势。四是加快乏燃料后处理、放射性废物处理处置能力的形成,乏燃料经过处理后,废物可减为5%以下。目前对低中放废物处置已有了成熟的技术和集中处置场,高放废物地质处置地下实验室已在6月17日开工建设,核电产生的废物都会得到妥善的处置,消除反核人士和公众的质疑。五是继续推动JM融合深度发展,新的发展阶段,创新发展、高质量发展是中核集团“三位一体”发展目标的必由之路。通过大力发展核电,形成对核工业的反哺机制,解决科技攻关投入等问题,进而不断提升核工业全产业链能力的不断升级。

 

( 六 )核应急保障条件的建设

我国核应急实行三级组织体系,分别有国家级、省级( 包括直辖市、自治区 )、核运营单位三级应急组织有效机构。经过我国多年的努力,核应急政策法规体系不断完善,应急支援体系已在我国核行业得以建立,除了各核电厂的应急队伍之外,中核集团检修公司也承担了核应急的任务,核应急发展已经较为完善。但如果启动内陆核电建设,则核应急建设距离一些发达国家仍还有差距,需要根据内陆核电地启动加强建设,以消除公众的疑虑。核应急组织体系如图所示:

核应急组织体系

结论

实现碳达峰碳中和,中央已表达了决心,对核电也表达了积极的态度,湖南省也愿意做第一个内陆核电省份,启动内陆核电正当其时,湖南桃花江核电厂址可以作为试点。