關(guān)于“十四五”核電發(fā)展的一些思考

關(guān)于“十四五”核電發(fā)展的一些思考

謝國興

國際能源署發(fā)布的《清潔能源系統中的核能》報告顯示，截至2019年5月，全球運行中的核反應堆總計452座，分布在30多個(gè)國家，另有54座正在建設中。報告指出，核電發(fā)展越來(lái)越集中在發(fā)展中國家，正在建設的核反應堆中有40座位于中國、印度等國。相比之下，發(fā)達經(jīng)濟體的核能發(fā)展乏力，這對未來(lái)全球能源安全和實(shí)現氣候目標構成威脅。

當前，核電占全球電力供應量的比重處于下降水平，從20世紀90年代中期18%左右的峰值下降到2018年的10%。根據美國核能研究院（Nuclear Energy Institute）發(fā)布的報告，截至2018年底，美國共有59座核電站、98個(gè)核電機組，裝機容量99.355吉瓦，發(fā)電量8071億千瓦時(shí)，容量系數92.3%。2018年核電占美國本土發(fā)電量的19.3%（其他：燃氣發(fā)電35.1%、煤電27.4%、水電7.1%、風(fēng)電6.6%、生物質(zhì)2.1%、太陽(yáng)能1.6%、地熱0.4%）。

截至2019年底，中國運行核電機組47臺，裝機容量4874萬(wàn)千瓦，居世界第三；在建核電機組11臺，居世界第一。核電機組性能指標總體處于良好水平，未發(fā)生過(guò)國際核與放射事件分級表（INES）2級及以上的事件或事故，且0級偏差和1級異常事件發(fā)生率呈下降趨勢。

核能利用對電力發(fā)展起到了極為重要的作用，不僅是解決了電力供應緊缺的問(wèn)題，也為實(shí)現低碳電力提供了選擇。比如，法國的核電為本國提供了約75%的電力電量；美國的核電提供了本國19.3%的發(fā)電量，是僅次于煤電的第三大電源。

核電的優(yōu)勢在于：一是可以解決煤炭、油氣等化石能源資源不足以支撐足夠發(fā)電的能源短缺問(wèn)題。二是具有清潔低碳的優(yōu)點(diǎn)。與火電相比，一臺百萬(wàn)千瓦的核電機組每年可減少排放二氧化碳600萬(wàn)噸，二氧化硫2.6萬(wàn)噸，氮氧化物1.4萬(wàn)噸，清潔優(yōu)勢明顯，外部成本明顯低于煤電。從全壽命周期來(lái)看，核電的溫室氣體排放量與風(fēng)電相當，遠低于煤電等化石燃料電廠(chǎng)的排放量。一座核電廠(chǎng)全壽命周期的常規廢物排放量，只相當于同等規?；痣姀S(chǎng)的0.5%~4.0%。三是具有極高能量密度。1千克鈾235全部裂變，能夠釋放出相當于2700噸標準煤完全燃燒放出的能量。一座百萬(wàn)千瓦級的核電站，平均每年只需補充約25噸的核燃料，全年只需幾輛卡車(chē)運輸，而同樣功率的燃煤火電站每年耗煤達300萬(wàn)噸，每天需要供煤近萬(wàn)噸，需要上百節火車(chē)皮運輸，對運輸造成了極大的壓力。四是單機容量大，適合帶基本負荷運行。五是核電運行成本相對較低。核電的發(fā)電成本主要由運行費、折舊費和燃料費三部分組成，其中運行費用占比約為20%~25%，折舊費占比較高，約占45%~50%，而核電燃料費占比較低，約為20%~25%。核電站一般設計壽命為30~40年，實(shí)際可以運行近60年。而折舊年限一般為20~30年，折舊完成后，核電的發(fā)電成本將大幅下降。

核電的劣勢也十分明顯：一是核電站的核安全風(fēng)險仍不能完全消除。核電站一旦發(fā)生核事故，將比任何一種發(fā)電方式對人類(lèi)社會(huì )產(chǎn)生的負面影響還要大，威脅核電站周邊地區百姓的生命安全，對環(huán)境與生態(tài)的負面影響深遠，難以修復。二是核電的總體發(fā)電成本相對較高。與煤電、新能源發(fā)電相比，其上網(wǎng)電價(jià)沒(méi)有優(yōu)勢。三是核電不能參與電網(wǎng)調峰運行。為了保障核電運行的安全性，通常核電不具備電網(wǎng)調峰能力，更不能響應電網(wǎng)應急需要。四是核廢料處理不僅價(jià)格昂貴，時(shí)間冗長(cháng)，而且存在潛在安全風(fēng)險。五是核電廠(chǎng)退役后還需產(chǎn)生大量費用。據報道，日本福島第二核電站4座核反應堆的報廢可能耗費大約2800億日元（約合177億元人民幣），耗時(shí)超過(guò)40年。六是核電廠(chǎng)熱力循環(huán)效率通常不及燃煤電廠(chǎng)，如AP1000機組的熱力循環(huán)效率只有33%左右。此外，在可再生能源快速發(fā)展和石油天然氣資源開(kāi)發(fā)技術(shù)取得新的進(jìn)步，能源供應并不緊張的情況下，核電已不再是最佳選擇。

縱觀(guān)世界，新建核電機組和裝機容量在持續減少（亞洲除外），核電技術(shù)不再往大容量方向發(fā)展，更多的是研究開(kāi)發(fā)小型堆，這從安全考慮是正確的思路。新建核電機組大部分在亞洲地區，以中國和印度為多，這與亞洲的經(jīng)濟發(fā)展現狀和能源資源的稟賦相關(guān)。歐美國家幾乎很少建設新的核電廠(chǎng)，更多的是延長(cháng)老機組的使用壽命，從設計的40年延長(cháng)到60年，做到物盡其用，更多的還是考慮退役成本。從全球視野看，核電發(fā)展放緩的根本原因是揮之不去的核輻射陰影以及可再生能源和天然氣的快速發(fā)展。

（一）核電裝機規模發(fā)展規劃應遵守“謹慎性原則”

一是安全是核電發(fā)展的前提。目前的技術(shù)仍不足以保障核電站因設計、制造與運行管理、自然災害等人為和不可抗力因素而不發(fā)生事故。二是我國風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電資源豐富，技術(shù)經(jīng)濟性遠好于核電，我國天然氣資源開(kāi)發(fā)與進(jìn)口將持續增長(cháng)，可以預見(jiàn)其價(jià)格也將逐步下降。三是我國核電發(fā)展不宜參照法國、美國等高核電比例國家，西方國家大部分核電建于上世紀70、80年代左右，當時(shí)正值石油危機，而現今的能源供應狀況已發(fā)生根本性變化，如美國由石油天然氣進(jìn)口國轉變成了出口國，發(fā)展核電已不是電力規劃的重點(diǎn)選擇。四是隨著(zhù)核電容量的不斷增大，核電廠(chǎng)乏燃料處理和核電廢物處理將會(huì )受到全社會(huì )的高度關(guān)注，可能會(huì )成為阻礙核電發(fā)展的主要理由。因此，在核電安全沒(méi)有絕對保障、核電廠(chǎng)乏燃料處理沒(méi)有合適的技術(shù)與場(chǎng)所、電力消費增長(cháng)率漸趨下行的情況下，我國“十四五”核電裝機規模發(fā)展規劃應當堅持“謹慎性原則”。

（二）核電發(fā)展應“小容量多堆型”

歐美國家更注重開(kāi)發(fā)“小型堆”核電機組，而不是更大容量的機組，并且以市場(chǎng)化方式選擇堆型，不求先進(jìn)求安全。

我國近兩年建成的核電機組最小裝機容量是100萬(wàn)千瓦，最大裝機容量達到了175萬(wàn)千瓦。大機組的優(yōu)點(diǎn)是建造成本和運行管理成本相對較低，但是也存在一些問(wèn)題：一是對事故的應急處理能力會(huì )變弱。二是對電網(wǎng)運行影響較大，不僅需要配置大容量的調峰機組，在非計劃停運行的情況下對電網(wǎng)的沖擊也較大。三是一旦發(fā)生核事故，對社會(huì )的負面影響及后續處理難度將大大增加。

同時(shí)，我國已存在“二代加”改進(jìn)型壓水堆CRP1000，第三代先進(jìn)壓水堆AP1000、CAP1400、EPR和俄羅斯VVER-1200型三代核電機組等堆型，如果核電發(fā)展用行政決定的方式?jīng)Q定某一標準化的堆型，將會(huì )因選擇失效而帶來(lái)運行經(jīng)濟性的風(fēng)險。也應避免因為某核電機組如果出現重大事故引起緊急停堆，相同堆型的其它機組被政府監管部門(mén)強制停堆，這將給投資人和電網(wǎng)運行帶來(lái)巨大經(jīng)濟損失。

（三）核電應當具有一定的調峰能力，以適應電網(wǎng)運行需要

為了保障核電安全運行，一般情況下核電不參與電網(wǎng)調峰，維持在滿(mǎn)功率運行。但隨著(zhù)電力系統的發(fā)展，間歇性可再生能源發(fā)電的比重日趨增大，受跨省區電力交易不斷增加，用電負荷特性變化，以及電力成本在企業(yè)生產(chǎn)成本的比例縮小等因素影響，電網(wǎng)運行的峰谷差在不斷加大（如浙江電網(wǎng)峰谷差在30%～40%），致使電網(wǎng)調峰更加困難，節假日期間問(wèn)題更加突出。隨著(zhù)核電裝機容量在當地電網(wǎng)中占比不斷增加，核電機組參與調峰運行勢在必行。如浙江核電裝機容量已達908萬(wàn)千瓦，占浙江電網(wǎng)總容量的9.5%。再加上浙江有超過(guò)30%的區外特高壓來(lái)電基本不參與調峰，僅靠省內火電機組和抽水蓄能機組調峰已不能滿(mǎn)足電網(wǎng)安全運行的需要。因此建議，類(lèi)似浙江這樣的核電大省，后續建設的核電機組應當具有較好的調峰能力，以適應電網(wǎng)安全運行的需要。

（四）核電的經(jīng)濟性應當引起重視，以適應電力市場(chǎng)競價(jià)的需要

核電發(fā)展，安全性是最重要的，但是沒(méi)有經(jīng)濟性也不行。2019年4月1日，國家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于三代核電首批項目試行上網(wǎng)電價(jià)的通知》提出，廣東臺山一期核電項目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4350元執行；浙江三門(mén)一期核電項目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4203元執行；山東海陽(yáng)一期核電項目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4151元執行。試行價(jià)格從項目投產(chǎn)之日起至2021年底止。此前，6臺機組90%的電量不需要參與市場(chǎng)競爭。目前，廣東、浙江、山東三省燃煤標桿電價(jià)分別為0.451元/千瓦時(shí)、0.4133元/千瓦時(shí)、0.3929元/千瓦時(shí)。由于新建的三代核電項目陸續投產(chǎn)，短期內經(jīng)濟性不突出。未來(lái)核能發(fā)電成本一定要具有電力市場(chǎng)競爭優(yōu)勢，否則公眾即使不擔心安全問(wèn)題，也不會(huì )接受高昂的電價(jià)。

（五）加強對核電廠(chǎng)管理和應急能力監管

有關(guān)可靠性研究顯示，各類(lèi)人機交互系統中，人的行為對系統影響至關(guān)重要。無(wú)論美國三里島還是蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故，人為誤操作行為是導致或擴大事故的主要因素。核電事故不斷證明了人員可靠性的作用遠大于系統設備可靠性的作用。核電廠(chǎng)工作人員和管理人員的知識、技能和心理等綜合素養是形成核電整體高可靠性的根本保障，提高人員的可靠性比單靠科技投入所取得的成效更為顯著(zhù)。因此，必須持續加強對核電廠(chǎng)運行及管理人員的訓練和管理的監管，使人員的可靠性與保障核電安全相適應。此外，要建立與不斷完善核電廠(chǎng)應急管理體系建設相適應的監管機制，確保應急體系建設符合法律法規及標準，適應預防與應急處置核電事故的要求。切實(shí)加強核電站設備技術(shù)監督，確保系統與設備具有相應的可靠性。另外，切實(shí)加強核電站規劃、選址、設計、制造與建造等過(guò)程的監管，確保核電設備與系統滿(mǎn)足國家有關(guān)法律法規和技術(shù)標準的要求。

（六）大力普及核電科學(xué)技術(shù)和核電安全知識

隨著(zhù)公眾的法律意識和公民權利意識的不斷增長(cháng)，對可能影響公民自身健康或環(huán)境的問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注。普及核電科學(xué)技術(shù)知識和安全知識對核電發(fā)展不可或缺。在全世界60多年的核電發(fā)展過(guò)程中，核電廠(chǎng)發(fā)生了一次又一次的事故，而且都發(fā)生在核電科技最發(fā)達的國家。公眾從對核輻射沒(méi)有太多認識到對核輻射危害心有余悸，特別是在當今清潔價(jià)廉的可再生能源大發(fā)展的環(huán)境下，越來(lái)越多的人對核電持反對態(tài)度，尤以高知識水平的人群為甚。我們不能保證核電不會(huì )再發(fā)生事故，但是當事故來(lái)臨時(shí)，民眾需要保持理性與科學(xué)的態(tài)度。因此，迫切要求大力普及核電知識，宣傳核電科技進(jìn)步成果，公開(kāi)核電安全防護措施信息等，使越來(lái)越多的民眾對核電的態(tài)度趨于理性，支持發(fā)展核電，有序高效應對核電突發(fā)事件，為國民經(jīng)濟發(fā)展提供清潔低碳的電力。

原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年4月24日第16、17期