发展核电小堆被列为了2015年重点事项之一,与这些热点相比

摘要:2014年已翻篇成为过去,2014年全球能源圈最火热的莫过于油气,中国能源圈最火热的莫过于能源革命和电力改革。与这些热点相比,20
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摘要:2014年是中国核电收获发展成果及积蓄后续发展力量的一年。在经历了福岛核事故的冰冻期后,国际核电和国内核电形势正在逐渐回暖,
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2014年已翻篇成为过去,2014年全球能源圈最火热的莫过于油气,中国能源圈最火热的莫过于能源革命和电力改革。与这些热点相比,2014年的核电可以用平稳二字来形容,但却深刻反映了全球能源变革给核电产业带来的变化,也充分反映了各个国家和地区对福岛核事故反思的成果——有必要更加安全地发展。

  在刚刚过去的各核电集团年度务虚工作会上,发展核电小堆被列为了2015年重点事项之一。事实上,在福岛之后大型商业核电站在全球范围内陷入低潮的几年间,核电小堆在全球的发展脚步并没有停缓,我国的小堆发展同样如此。目前我国的主要核电集团都推出了自己的自主化小堆机型,同时,我国也是全球少数拥有在建小堆项目的国家。如石岛湾高温气冷堆项目和出口到巴基斯坦的CNP300。同时,我国已经被国际核电界认可的核电小堆设计机型也已有多个,如中核的ACP100、中广核的ACPR100、国核技的CAP100等,目前我国是除俄罗斯之外全球研发小堆机型种类最多的国家。上述信息表明,小堆在我国的发展现状和前景都不错,但是值得注意的是,相较于成熟的大型商业压水堆,小堆在我国的商业前景仍然存在诸多变数。业内专家表示,小堆发展具有前景无疑,但是需要面临的挑战同样很多。

2014年是中国核电收获发展成果及积蓄后续发展力量的一年。在经历了福岛核事故的“冰冻期”后,国际核电和国内核电形势正在逐渐回暖,国家关于核电体制的顶层设计也在持续酝酿和推动中。

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火热前景一个新的核工业

2014年的中国核电,可以用“积极稳妥、积蓄力量、蓄势待发”来整体概括。形势逼人,形势喜人,形势催人。

1.2014年,全球共有4台机组新并入电网,分别是中国的宁德2号机组、福清一号机组和方家山一号机组,以及阿根廷的阿图查#2机组;前三台机组全部为百万千万级压水堆,阿图查二号机组为重水堆。

在分布式能源大发展的时代已经来临的背景下,各种能源利用方式都有朝着“小”的方向发展的趋势———体积小、排放少、价格低、贴近消费终端。核电当然也不例外,核电小堆就是尝试之一。

核电发展政策进一步明朗

2.2014年,全球共只有3台机组正式开工,创近10年来新低。分别是阿联酋的Barakah三号机组(采用韩国的APR1400技术)、白俄罗斯Belarusian二号机组(采用俄罗斯VVERV-491)、阿根廷的Carem25(采用阿根廷研发的小型堆技术)。

小型反应堆凭借着初始投资小、建造周期短、移动性强、可以有效解决大电网难以延伸区域供电等问题的优势得到了世界各国,

党中央、国务院就核电发展频频发声,2014年11月19日,国务院办公厅印发
《能源发展战略行动计划(2014~2020年)》,对2020年前的核电发展做出了整体的部署和安排。根据行动计划所释放的政策信号可以有以下几个判断。

3.2014年,全球没有新增退役机组。

尤其是发展中国家的关注。因为其利用范围、方式等不同于大型商业压水堆的特点,发展小堆被业内认为是再造一个新的核工业。

一是确保安全是发展核电各项工作的前提,要采用国际最高安全标准发展和建设核电,安全是一切工作的基础。二是沿海核电近期或将迎来一个核准开工小高峰。三是技术路线方面重点推进AP1000、CAP1400、高温气冷堆、快堆的技术攻关,同时加快国内自主技术(华龙一号、高温气冷堆)的工程验证。四是积极推进核电“走出去”,核电走出去已上升为国家战略,中国核电将逐渐在国际市场占据一席之地。五是明确要继续研究论证内陆核电。

美国

小型核电机组是指发电功率在30万千瓦以下的机组。其中,按照技术路线的不同,小型反应堆大致可分为压水堆、高温气冷堆、液态金属冷却快中子反应堆和熔盐反应堆四大类。目前主要受到国内追捧的是压水堆和高温气冷堆。

核电产业在收获中提升

1.美国发布能源战略《作为经济可持续增长路径的全面能源战略》(《The
all-of-theabove energy strategy as a path to sustainable
economicgrowth》),核能作为低碳能源的重要作用仍受到重视。美国环境署发布环保新政,提出火电厂排放新标准,对提升核电竞争力、促进核电起到正面作用。

目前我国已有多个省份在与各核电集团合作进行小堆项目开发。福建、江西、湖南、吉林等省都正在或计划开发小堆项目。因为各个省份地理环境条件的不同,对于发展小堆的初衷也不一样。沿海省份福建发展小堆主要是用于海水淡化;吉林发展小堆是基于小堆高安全性和热电联供能力;江西和湖南等内陆且少煤省份则是为了优化能源结构,而小堆的选址、经济投入等方面显然要比大型商业压水堆容易被接受。

2014年,中国核电迎来核电新增装机的高峰期,“十一五”期间开工建设的核电成果这一年已经大面积显现,年内共有5台机组投产,为中国电力市场注入了新的活力。分别是阳江1号、宁德2号、红沿河2号、福清1号、方家山1号,新增装机容量540万千瓦,中国大陆在运核电机组增至22台,总装机容量也突破2000万千瓦大关。

2.全美共有100台在运机组,其中2014年有2台机组延寿获批,分别是Limerick核电站一号机组和二号机组(累计共有76台机组获准延寿)。另外还有19台机组延寿许可正在审查之中,其中新收到LaSalle核电站一号和二号机组、Fermi核电站二号机组延寿申请。GrandGulf
、Callaway、Limerick核电站延寿的最终环境影响评价报告获得通过,Sequoyah、Fermi、Davis-Besse核电站延寿环评进行公示。

除了这些现有的小堆合作计划,在大电网无法深入的地区,发展小堆也很有前景。中国核能协会副理事长赵成昆表示,小堆在大电网无法覆盖的地区具有发展优势,如具有开发价值的海岛、海上钻井平台、电网工程难度较大的无电区等。而一些小堆项目的设计者则认为未来小堆利用的空间会很广阔,比如进入社区的分布式发电、与可再生能源组合利用并进行调峰等。

红沿河3号也已经临界并开始带功率运行。

3.有7台机组进行了功率提升,分别是Braidwood核电站一号机组和二号机组(堆功率分别提升58.4MW)、Byron核电站一号机组和二号机组(堆功率分别提升58.4MWt)、Fermi核电站二号机组(堆功率提升56MWt)、PeachBottom核电站二号机组和三号机组(堆功率分别提升437MWt,堆功率提升约12.4%),其中前四台机组为压水堆机组,后三台机组为沸水堆,另外有1台机组(Catawba一号机组申请被推迟到2015年)。

小堆对水文环境等要求不高,所以选择  
沿海还是内陆不是主要问题,主要问题是靠近用户。业内专家普遍认为,按照目前的电力需求来看,小型堆的发展还是将以供热为主,在发电方面与大型堆的经济效益差距很大,小堆目前的发展空间是增量的供热需求。

此外,国家“863”计划重大项目、我国首座钠冷快中子反应堆———中国实验快堆在2014年12月18日实现了满功率稳定运行72小时,主要工艺参数和安全性能指标达到设计要求,标志着我国全面掌握了快堆的设计、建造、调试及运行的核心技术。

4.有5台机组正在建设,分别为TVA的Watts
Bar2机组、Vogtle三号机组和四号机组、V.C.Summer二号机组和三号机组;

上海核工程设计研究院院长郑明光表示,在多元化的市场需求情况下,小堆具有不错的商业前景。他认为最先开启小堆利用热潮的领域将是我国的海洋开发———漫长的海岸线、丰富的海洋资源和匮乏的能源供给给了核电小堆以用武之地。

技术路线方面,国家拥有完全自主知识产权的“华龙一号”总体技术方案通过审查并成功落地,具备国际竞争比较优势,具备参与国际竞标条件。AP1000引进再创新并具有自主知识产权的CAP1400项目也已经通过项目核准前的各项评审,项目申请报告已上报到国家发展改革委待批。这两种技术路线都具备走出去的条件,参与国际市场竞争也在努力推动中。

5.有8座核电站共计12台机组的COL申请仍在开展,部分取得阶段性进展,例如Fermi核电站二号机组已完成安全评估。

与大型商业堆相同,小堆的发展同样基于安全和经济的前提。对于小堆的设计者来说,解决安全和经济问题是最为重要的。目前石岛湾高温气冷堆就是对于安全性和经济性的一种尝试。“多普勒效应”使得高温气冷堆不会发生核电站最严重的事故———堆芯熔化。因此,小型模块化的高温气冷堆进入社区理论上是安全的。而其经济性如何只能通过示范项目的数据得出结论。但根据事物发展规律,其经济性在未来某个时间节点是可以得到肯定的。

“路条”方面,今年福清二期、石岛湾CAP1400示范项目、福建漳州、河北新城、广西红沙二期均获国家能源局批复,同意开展前期工作。

6.NRC正式批复GEH的ESBWR设计;小型堆重点问题等相关审查。

冷静思考诸多问题待解

今年没有开工新的核电项目,新项目开工的从严控制也从侧面印证了“安全第一”的核电发展前提,在安全面前坚决秉持稳妥、谨慎的态度,条件不具备不轻易开工。

7.批准乏燃料继续储存的环境影响评价最终法规,美国尤卡山项目重新启动论证工作,NRC先后发布项目安全分析报告第三卷和第四卷。

发展小堆的前景如此诱人,但是正如所有新生事物一样,小堆发展面临着诸多问题。

工程建设方面,目前共有26台机组处于工程建设或调试阶段,阳江2号和宁德3号已分别处于冷试和热试阶段,2015年仍将有机组陆续投产。关于广受关注的AP1000自主化依托项目,根据目前进度测算,或将在2016年底开始冷试。

8.NRC更换主席,Allison M. Macfarlane宣布辞任主席,Stephen G. Burns
获准接任,任期自2015年1月1日起。

一个现实的问题就是,根据我国目前的主力电网和电源建设方式,应用于陆地的小堆并不适合目前我国存量的电力体系。低功率的小堆进行远距离输电是完全没有经济效益的,同时也无法和大型基荷电源比拼经济性。业内专家认为,陆上小堆的在电力体系的应用前景将会出现在我国的主力电网建设和电源建设基本完善之后。

核电“走出去”成果显著

欧洲

同时,陆上小堆进行供热也面临现有安全条例的限制。赵成昆告诉记者,根据目前的核安全条例核电站周边有5公里的限制发展区域。而小堆虽小,但同样被归入到核电站范畴。因此对于需要贴近城市或者大型社区进行供热的低功率小堆而言,5公里的限制发展区域显然是不可能的。因此,如果发展陆上小堆,需要对现有的法规条例进行调整。

走出去方面,高层领导亲自“推销”,核电“走出去”已成为国家战略。在高层领导的亲自推销下,中国已与英国、阿根廷、罗马尼亚、捷克、匈牙利、南非等国达成了核电合作意向并签署了有关协议。伴随着华龙一号技术的落地,中国核电走出去正从战略蓝图转化为工程实际,将带领装备制造业、电站服务业、核燃料等核电上下游和周边产业开拓国际市场,打造中国核电品牌。

1.欧盟达成2030年能源发展目标和碳减排目标,低碳能源发展尤其是可再生能源发展受到重视,传统以煤为主的一些国家将加快发展核电(如波兰等)。

除了相关法规的限制之外,陆上小堆自身的经济性和非设计安全性同样面临着考验。如果单以供热为主,供热季之外小堆的经营将出现困难。因此,为了有效利用小堆的,为之配套的系列设施需要一个综合性的设计。

2014年末,中国自主三代核电技术ACP1000在维也纳接受并通过了国际原子能机构反应堆通用设计审查,这也是中国自主三代核电技术首次面向国际同行审查。

2.俄罗斯深陷乌克兰危机,欧盟受到牵连,能源格局正在悄然变化。——1)、德国等全面思考其天然气战略,降低本国天然气消耗(当前大部分供发电)、天然气和电力来源多元化等成为未来方向;2)、乌克兰深陷能源困局,天然气、煤炭、核燃料等全面受制于俄罗斯和乌克兰东部地区,乌政府急于改变现状,全面倒向西方,但核燃料安全问题以及在建核电站续建问题成为难题;3)、依托欧洲电力市场,东欧等国家核电市场逐步恢复,部分新项目建设意向逐步明确(匈牙利、波兰、捷克、罗马尼亚等)。

同时,应用于陆地的小堆大部分都需要贴近社区,因此公众对小堆的接受程度是小堆发展的重大考验。由于这并不是一个技术性问题而是社会性问题,解决的方案往往并不是小堆业主和核工业本身能够完成的,需要的是长时间的有效沟通和令公众信服的公共安全保障方案。而对于应用于海上的浮动小堆,虽然没有上述陆上小堆的烦恼,但是我国目前还没有成型的技术方案完成,前景如何仍有待具体示范项目证实。

国际原子能机构专家认为,ACP1000在设计安全上满足国际原子能机构关于先进核电技术最新设计安全要求和标准。
(作者汪映荣 系中国电机工程学会核能发电分会秘书长)
 

3.欧洲地区核电新项目仍在推进:1)、欧盟有3个国家的4座核电站在建,有8个国家的19台核电机组规划准备建设,其中芬兰、匈牙利等与Rosatom达成协议,英国HPC、地平线项目等有新进展,波兰和西屋达成相关协议,罗马尼亚与中国、加拿大企业达成协议,捷克、保加利亚、立陶宛、法国等也正在积极推进前期工作;2)、前独联体地区(不含波罗的海三国)继续发展核电,俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯等均有核电机组在建设,哈萨克斯坦、亚美尼亚等正在探索建设核电的可行性;3)、土耳其与俄罗斯、日法、美中达成三个核电项目协议。

4.受到北海油气资源接近枯竭,英国积极推进低碳能源发展,核电受到重视,在英法两国推动下,欧盟批准英国HPC核电项目。

5.为推进可再生能源领域均衡发展,法国通过《能源过渡法案》,提出多项能源发展目标。未来核电装机将维持在现有水平,但2025年核电占发电比例降低至50%。

6.为吸取福岛核事故教训,全面应对严重事故,欧盟在压力测试基础上达成核安全新标准,并就完善跨境核应急准备方法达成一致,并积极推动欧盟境内核电设计和核安全标准的协同。

7.以大型电厂为基础的传统公用事业单位如德国E.on、RWE等企业在可再生能源等分布式电源的冲击下,经营业绩日益下滑,面对这样的冲击,资金密集型投资中占用资金特别大的核电项目发生了较大变化,提供融资服务成为核电技术供应商的一种必然选择,Rosatom、Areva和EDF、Westinghouse等陆续走入了技术+融资服务等模式。预计制造业的重组整合已掀起一角,GE并购(阿尔斯通),西门子并购…

8.俄罗斯继续推进了其国内及白俄罗斯核电站的建设,并推动与多个前独联体国家进行核能合作。

其他国家和地区

1.日本修订《能源基本计划》,以“3E+1S”(能源安全保障、经济性、环境适宜性原则和安全)为能源政策基础,构筑“多层次、多样化的柔性能源供应结构”。按照此政策,核电将继续作为日本重要的基荷电源存在。日本政府通过了核电新安全标准。首座在运核电站已获得日本核监管当局以及地方政府的同意重启,目前正在进行相关准备工作;日本唯一一座在建的核电站也提交了重启计划。

2.受到国内核电站质量事件的影响,韩国国内核电站的建设进度延缓并影响到公众对核电的支持度;APR1400首堆未能实现原定投产目标;在修订第二次国家能源基本规划时,韩国从构建可持续发展的能源体系、促进有竞争力的能源工业体系角度出发,强化了可再生能源发展,核能发电占比将比第一次规划时2035年的41%有所降低,但核能发展仍是其电力的主要组成。

3.巴西、阿根廷、南非等有意愿扩大核电建设,先后与中国、俄罗斯等国家签署合作框架协议,委瑞内拉、智利等拉美国家、非洲以及东盟等区域国家也正在寻求核能发展。

4.伊朗继续扩大核能发展目标,与俄罗斯签署了相关协议,同一地区的约旦、沙特等国家也在寻求核能发展。其中约旦与俄罗斯已正式达成建设首座核电站的协议。

5.中国核电继续批量化投产和建设过程中,虽然2014年未新开工项目且AP1000关键设备仍在攻关之中,但是华龙一号和CAP1400的研发为核电创新驱动发展奠定了基础。在中美气候变化联合声明背景下,中国未来的核电的批量化建设仍将值得期待。

综述

2014年,全球能源格局大变革,各国的能源战略更趋理性,基于安全环保、可获得和可持续发展的能源观已成为一种主流;作为一种安全清洁的低碳能源,全球核电在混沌格局中前行,但仍坚守着安全发展的初衷前行。

2014年,中国进入新常态,中国经济增长和电力增长由高速增长进入中高速阶段,正视困难、务实发展已成为中国经济和能源发展的一种政策选择,在创新发展驱动的大旗下,中国核电将在自主创新的道路上发展得更强大。

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