“双碳”目标下对我国核电积极有序发展的思考

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北极星核电网讯:各国碳中和目标的提出对加快全球能源结构低碳转型步伐提出了巨大挑战,也为包括核能在内的清洁低碳能源提供了新的发展机遇。
碳达峰、碳中和目标愿景的提出,为推动气候环境治理和我国经济社会可持续发展擘画了宏伟蓝图,指明了道路方向,意味着我国将更加坚定地贯彻新发展理念,推进产业转型升级,走绿色、低碳、循环的发展路径,引导民众低碳消费和生活方式转变,实现高质量发展;也将引领全球在“后疫情时代”实现绿色、低碳复苏,对推进全球应对气候变化合作行动、构建人类命运共同体,具有非常现实和重要的意义。
能源领域碳排放是全球碳排放的主力,推动能源体系革命性变革,促进经济发展方式低碳转型,是保障经济社会持续发展和应对气候变化挑战的根本途径和战略选择。各国碳中和目标的提出对加快全球能源结构低碳转型步伐提出了巨大挑战,也为包括核能在内的清洁低碳能源提供了新的发展机遇。政府间气候变化委员会(IPCC)的评估报告指出,核能是全生命周期碳排放最小的发电技术之一。国际能源署的研究表明,核能是世界发达经济体最大的低碳能源选项,在过去的半个世纪中核能贡献了一半的低碳电力,帮助降低了二氧化碳的长期排放增速,也在欧美等发达国家碳达峰过程中发挥了重要作用。从我国当前的发展阶段来看,推进能源革命,构建以188bet足球赛事分析 为主体的新型电力系统,实现碳达峰、碳中和愿景目标也同样离不开核能。但2020年我国核电发电量占全国累计发电量的4.94%,远低于世界发达国家水平(OECD,18%),甚至低于世界平均水平(10%),我国现有核电装机规模与实现碳达峰、碳中和目标还不匹配。
 
一、核能可以在我国实现碳达峰、碳中和目标中发挥更大作用
 
一是核能可作为清洁低碳、安全高效的基荷电源。核电能量密度大,生产过程中几乎不产生碳排放。据测算,一台百万千瓦级核电机组全生命周期实际温室气体排放量为11.9克二氧化碳当量/千瓦时,低于太阳能光伏发电,与风电相当;年度发电量接近80亿千瓦时,相当于减少二氧化碳排放640万吨,约等于240万辆家用小汽车的年度碳排放之和,相当于植树造林1.8万公顷,约等于28个西湖的面积,同时还减排二氧化硫等其他大气污染物,清洁低碳的优势十分明显。同时,核电运行稳定、可靠、换料周期长,适用于电网基本负荷及必要的负荷跟踪,是当前乃至未来一段时间内唯一可以大规模替代化石能源的基荷电源。
 
二是核能的多用途利用将为高碳排放部门的脱碳提供技术方案。与化石燃料通过燃烧将化学能转变为热能的利用形式不同,核能通过核反应过程(包括裂变、聚变或衰变)获得高品位热能,可以满足稠油热采等工业生产过程的需求,还可以为新型工业园区、新型城镇等清洁供暖,实现对化石能源的替代。核能制氢可以替代焦炭用作炼钢过程的还原剂,优化生产工艺的原料投入,大幅降低生产过程的排放。此外,核能还可在制冷、海水淡化、同位素生产、空间电源、水下能源网、陆上移动电源、应急电源等多场景下应用。在“双碳”背景下,通过与高碳排放行业耦合发展,核能的零碳价值将进一步凸显。
 
三是核能是以188bet足球赛事分析 为主体的新型低碳电力系统的必要组成。在“3060”目标下,电力系统低碳化转型的力度将进一步加大。当前,风光等可再生能源规模发展迅速,但难以克服如静稳天气和昼夜变换等原因造成的间歇性、波动性和发电效率低等问题,在当前生产、上网、输送、储能等环节存在诸多瓶颈的现实情况下,迫切需要稳定的基荷电源支撑大比例可再生能源接入电网。而核能是全天候能源,几乎不受气候、昼夜等因素的影响,出力稳定。以核电的稳定供应能力为基础支撑,通过与风光等可再生能源互为补充、协同发展,核能在低碳的电力系统中不可替代的地位和作用将更加彰显。核电在我国能源结构中占比越高,越有利于整个电网系统的安全,越有利于电网对风光等间歇性可再生能源的大比例消纳。
 
四是核能科技创新的辐射带动作用将助推我国碳中和目标下的经济社会变革。实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,在此进程中,科技创新无疑将发挥基础性作用。核能是高科技战略产业,涉及70多个专业学科,科技创新的辐射带动作用巨大,对材料、冶金、化工、机械、电子、仪器制造等几十个行业的加工技术和工艺水平具有显著拉动作用。在新时期,大力发展先进核能技术,抢占世界科技前沿,将有助于我国解决“卡脖子”问题,提升我国整体的科学技术水平。
 
二、我国核电产业高质量发展的基础与条件
 
我国是世界上少数几个具有完整的核工业体系的国家之一,并在此基础上形成了完整的核电产业链。经过30余年的努力,我国核电实现了规模化发展。
 
我国核电站运营能力全球领先。我国在运核电站的安全水平和运行业绩良好,没有发生过国际核与放射事件分级表(INES)二级及以上的事件或事故;运行水平不断提高,主要运行特征参数好于世界平均水平,一批指标达到世界先进水平。2020年,中国大陆地区核电站有28台机组WANO综合指数获得满分,占我国核电机组总数的60%,占世界满分机组总数的三分之一。
 
我国核电站设计和建设水平进入世界前列。我国已经建立起一支专业配置齐全、知识和年龄结构较为合理的核电工程研究设计队伍,形成了比较完善的设计管理和接口控制程序以及质量管理体系。掌握了核电设计核心技术,具备了自主设计建设30万、60万、百万千瓦及以上级别压水堆核电站的能力。我国已具备同时建造30多台核电机组的工程施工能力。
 
我国核能自主创新能力显著增强。近年来,我国核能技术水平实现了跨越式发展,核能自主创新能力得到显著提升,在推动我国核能装备制造升级换代、保障核能安全利用方面发挥了积极作用。形成自主三代大型先进压水堆技术品牌“华龙一号”“国和一号”以及具有第四代特征的高温气冷堆技术;大力推进先进核技术研发,陆上小型堆、海上浮动堆、四代堆等新一代核能系统研发与国际水平基本同步;积极推进核聚变研究,并走在了世界前列,探索开展国际创新合作,参与国际热核聚变实验堆建设。“十三五”期间,一大批关键设备和关键材料相继实现国产化,为后续进一步提升我国核电自主创新能力和国际竞争力提供了强有力的技术支撑;建设了一批国际领先的大型台架和试验设施,培养储备了一批专业技术人才,初步建立起产学研用深度融合的核能科技创新体系和成果转化平台,为行业的可持续发展奠定了坚实基础。
 
核燃料供应及核废料处置处理能力不断增强。我国已建立起较为完整、自主的核燃料循环产业链,能够支撑核电中长期发展。我国高度重视和加强铀资源保障体系建设,积极推进国内开采、海外开发、国际贸易、战略储备“四位一体”铀资源保障体系建设。国内铀矿地质工作能力不断提高,铀矿找矿成果显著。深入推进铀矿冶供给侧结构性改革,关闭一批资源枯竭、安全和技术水平落后的南方小型铀矿山,同时推进北方砂岩型铀矿山建设,铀矿冶规模化、集约化、自动化水平显著提升。“十三五”以来,为适应核能发展形势和改革需求,我国核燃料加工产业在提升自主创新的同时,进一步巩固产业加工能力,自主化和保障水平进一步提升。我国积极推进乏燃料运输、贮存、后处理以及放射性废物处理处置能力体系建设,并在多方面取得了积极进展,实现了乏燃料及放射性废物的安全管理,促进了核能健康可持续发展。
 
核电装备制造国产化和自主化能力不断提升。通过引进、消化、吸收和创新,我国已经逐步实现了主泵、压力容器、蒸汽发生器、主管道、先进核燃料、核级焊材等核安全关键设备和材料的自主研发和国产化。目前,我国三代自主核电综合国产化率达到90%以上,形成了每年8~10台(套)百万千瓦级核电主设备供货能力。
 
此外,我国《核安全法》已颁布实施,政策法规体系建设取得了新进展,核能国际合作持续深化,核电发展环境不断完善。综合来看,我国已具备由核能大国向核能强国迈进的基础条件。
 
三、“双碳”目标下我国核能高质量发展的思考
 
国家从能源供应的安全、经济和可持续角度统筹考虑,在2021年《政府工作报告》中明确提出“在确保安全的前提下积极有序发展核电”。作为“十四五”的开局之年,今年政府工作报告中用“积极有序”一词为“十四五”时期我国核电发展工作定调,明确了核电在我国清洁低碳、安全高效的能源体系中的地位和作用,将对我国核电产业实现高质量发展产生重要的推动作用。“积极”意味着核电不再被动地作为填平补缺的电源品种,将主动发挥不可或缺的作用,核电的功能定位将由战略性的少量补充转变成为电力系统安全运行、低碳电能稳定供给与多能源互补综合利用的强力支持。“有序”意味着核电建设将保持合理的发展节奏与布局,扭转核能发展不平衡不充分的局面。
 
为充分发挥核能在助力实现碳达峰、碳中和目标中的作用,建议政府相关部门可以从以下几个方面制定适应核电积极有序发展的产业政策:
 
(一)制定发展战略,明确发展目标
 
未来20年是我国核能从大向强迈进的关键期,建议政府相关部门研究制定我国核能中长期发展战略,强化核电发展顶层设计,统领我国核电发展的路线方针和政策规划,批量化建设自主三代核电机组,保持核电发展的连续性,更好地发挥我国核工业完整产业链的已有基础和体系优势,确保核能在实现碳达峰、碳中和进程中作出积极贡献。
 
(二)优化我国核电发展空间布局
 
内陆核电发展与沿海核电发展是统一于核电积极有序发展这一命题之下的不可分割的重要组成。建议有关部门结合国家区域发展战略,稳妥推进内陆省份核电建设,改善我国核电布局“东部沿海趋于饱和、中西部地区为零”的不均衡不合理局面。
 
(三)推动核电有序参与电力市场化交易
 
在现有保障核电优先上网和保障性消纳等政策下,可以通过政府全寿命期长期协议、差价合约等方式给予核电政策支持,提高上网电量中的政府授权合约比例,鼓励核电企业与用户签订5年以上的长期合同,进一步释放核电满发多发潜力,最大限度提升铀资源利用效率。同时进一步完善现行核电定价机制,制定既能体现核电清洁能源价值,又能充分考虑乏燃料处理、核设施退役等外部性成本因素的核电定价机制。
 
(四)完善核能多用途利用相关法规体系
 
核能正在从原有单一电力供应向多领域多用途应用拓展,需要制定适用于核能多用途利用的安全监管法规及相关标准体系,使项目从设计、规范、选址、监管等方面做到有章可循、有法可依,保障核能多用途利用可持续发展。进一步协调核能与其他行业的统筹联动,促进核能在其他行业中替代传统化石能源,降低碳排放。
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