“双碳”背景下的中国核电发展前景研究_张林.pdf

产业与科技论坛2022年第21卷第24期Industrial&Science Tribune2022（21）24“双碳”背景下的中国核电发展前景研究张林【内容摘要】我国提出“力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”的双碳目标后，国务院、各部委和省市出台了 50 余项双碳行动方案以确保目标落地。核电作为一种低排放、稳定性好和高效率的清洁能源，在“双碳”背景下，其作用愈发凸显，核电产业的高质量发展能助推我国能源机构优化和制造业的高端化转型，且随着核电技术的不断创新和成熟，核电项目的经济效益愈发凸显。本文对在“双碳”背景下我国核能发电比例、获批机组数、核电产业竞争力及核电“走出去”等情况进行分析，以判断我国未来核电发展趋势，并得出相关结论。【关键词】“双碳”目标;能源转型;核电发展【作者简介】张林，男，陕西安康人，中国中原对外工程有限公司，硕士;研究方向:核电经济为应对气候变化，实现巴黎协定 目标，全球有担当的国家纷纷确定各自的碳中和目标。在第 75 届联合国大会上，中国宣布二氧化碳排放将“力争于 2030 年前达到峰值，努力争取 2060 年前实现碳中和”。来自英国能源与气候智库的数据显示，截至 2021 年 1 月，欧盟及 27 个国家实现或者承诺将实现碳中和的目标，还有 100 多个国家和地区正在积极讨论碳中和目标。“3060”是中国面向全球作出的去碳减排的宣言，彰显了中国守护地球家园的主人翁精神和大国担当。为确保目标实现，习近平总书记作过多次重要讲话和批示，国务院、主要部委、省区和城市发布 50 余项双碳行动方案。构建一个低排放、清洁高效和安全的能源体系对于双碳目标的实现至关重要。一、核电助力能源转型核能发电具有低排放、效率高、稳定性好等特点，大力发展核电对于碳中和目标的实现有极大的促进作用。从全球来看，核电也是未来能源市场的基石。国际可再生能源署预估到 2050 年，全球电力结构中化石能源占比将大幅减少，超过 80%的电力将由可再生能源和核能提供。电网中风电和光伏发电占比超过 10%以后，由于其不稳定性增加将会制约电网消纳，因此加速低碳清洁的基荷能源的增长尤为重要。核电是在目前技术背景下唯一可以大规模替代煤电的电力，核电以其稳定性和电网友好性著称，可以为电网提供稳定可靠的电力电源，有利于全球电力系统低碳转型。同时，核能也可以用于海水淡化、供热、工业供气和制氢等领域，具有广阔的应用场景。在第 26 届联合国气候峰会召开之前，国际原子能机构(IAEA)发布了有关核能为实现净零世界发挥作用的报告。报告指出，在制定能源和气候政策时必须为核能保留一席之地。加拿大、中国、芬兰、法国、日本、波兰、俄罗斯、美国和英国等九个国家在报告中联合发声，公布了核能有助于减排的调查结果声明1。二、核电在我国的发展情况(一)我国核电政策演变。1985 年，被誉为“国之光荣”的秦山一期 30 万千瓦核电站破土动工，意味着我国将打破无核电的历史，正式开启核电建设的征程。1991 年 12 月，自主设计建造的秦山一期核电站并网发电。1993 年 8 月，引进法国 M310 技术的大亚湾电站 1 号机组并网发电。1994 年 2月，大亚湾核电站 2 号机组并网发电，这一阶段实现了我国核电从无到有，同时也为我国核电技术开创了自主研发与国际合作双轨并行的局面。21 世纪初，我国核电开始快速发展。2005 年 3 月，我国将核电政策由“适度发展”调整为“积极发展”，并被写入“十一五”规划中，规划到 2020 年，我国核电装机容量由当时的约 700 万千瓦提高至 7,000 万千瓦，并鼓励外国核电公司竞标我国核电项目。规划发布之后，我国核电行业一片欣欣向荣，国外核电技术在我国也纷纷落地生根。2000 2010 年期间，采用自主技术 CNP600 的秦山二期 1 号、2 号和 3 号机组并网运行;引进加拿大重水堆 CANDU 技术的秦山三期 1 号和 2 号机组分别于 2002 年 11 月和 2003 年 6 月并网;采用法国 M310 技术的岭澳核电站 1 号、2 号和 3 号机组并网发电;引进俄罗斯 VVE 技术的田湾核电站1 号和2 号机组也分别于2006 年5 月和2007 年5 月并网。此外，2008 年，我国批准了 14 台新建核电机组，获批机组数量创下了历史之最。2011 年福岛事故发生之后，我国将核电政策调整为“在确保安全的基础上高效发展核电”，核电快速发展的势头被按下，我国进一步提升对核电的安全要求，强化核电安全运行管理和技术创新，对新建核电的审批更加严格。近年来，随着我国自主三代核电技术的不断成熟，其安全性和可靠性不断提升。“十四五”现代能源体系规划、2021 年政府工作报告和 2030 年前碳达峰行动方案 和党的二十大报告均提出和强调积极安全有序发展核电，为我国核电事业的发展提供了政策引领和注入新的动力。(二)我国核电发展现状。截至 2022 年 11 月，我国核电在运机组 54 台，装机容量为 5,215 万千瓦;在建核电机组 20台，在建数量全球第一，装机容量 2286.7 万千瓦。美国西屋公司 AP1000、法国电力 EP、加拿大原子能有限公司 CANDU和俄罗斯 VVE 等世界上主流核电技术均在我国落地建成。我国目前已成功向巴基斯坦出口六台核电机。2021 年，我国核能发电量为 4,071 亿千瓦时，发电量占全国电力结构的5%。经过半个多世纪的不懈努力，我国已建成完整的核燃料循环产业链，可独立自主地开展铀矿勘探、铀转化与浓缩，812022年第21卷第24期产业与科技论坛2022（21）24Industrial&Science Tribune核燃料组件设计与制造，乏燃料后处理与放射性废物治理，能为核电的快速发展提供坚强的后盾。2021 年 1 月，我国自有三代核电“华龙一号”全球首堆福清核电 5 号机组投入商业运行，我国成为继美国、法国、俄罗斯等国之后拥有自主知识产权的三代核电技术的国家。“华龙一号”海外首个项目巴基斯坦卡拉奇核电站(K 2/K 3 机组)也分别于 2021 年5 月和 2022 年 4 月成功商运，其工期创造了全球三代核电技术海外首堆最短的记录，充分展示了“华龙一号”的成熟性、先进性和可靠性。三、我国核电发展前景预测(一)核能发电比率将持续提高。2021 年，全球核能发电为 2,653 太瓦时，占全球电力需求的 10%。主要核电大国的电力结构中，法国核电占比 70.6%，韩国核电占比 29.6%，俄罗斯核电占比 20.6%，美国核电占比 19.7%。作为目前全球最大和最热的核电市场国家，我国核能发电的占比仅为5%2。在“双碳”背景下，我国必然会调整电力系统结构，加大低碳清洁能源的占比，核电的低碳和稳定属性，是作为基荷能源的最佳选择。我国核学会报告显示，到 2035 年我国核电在总发电量中的占比将达到 10%。到 2060 年，我国核能发电在电力结构中的占比有望比 2035 年翻一番，达到 20%。(二)核电机组核准数量稳定在高位。2011 年福岛事故后，我国核电行业受到极大影响，新建项目审批受阻，直到2012 年 12 月，我国才批准田湾核电二期 2 台机组。2013 2014 年，无新增核电项目。2015 年，核准 8 台核电机组。2016 2018 年再次陷入停滞期。2019 年开始，我国核电开始逐步稳定开建，2019 和 2020 年各有 4 台机组核准。截至 10月底，2022 年我国核准了 10 台核电机组，创造了自 2008 年后单年最多核准数量。中国核能行业协会发布的 中国核能发展报告2022 预测“十四五”期间，我国每年将有6 8 台核电机组获批，机组核准数量将维持在高位3。到 2030 年，我国核电在运装机容量有望居世界首位，达到 1.2 亿千瓦，约是目前的 2.3 倍。(三)核电产业竞争力有望进一步提升。2016 2020 年，美国西屋的 AP1000 和法国电力集团的 EP 三代核电技术全球首堆先后在我国成功建成投产。我国在过去近 40 年中，成为全球唯一一个从没有中断核电项目建设的国家，且掌握了建造世界主流核电机型的能力，施工能力卓越，对于核电项目的建设有先进管理理念和丰富的经验，对核电工期具备强有力的掌控能力。通过对国际先进堆型的引进和消化吸收，应运而生的自主技术“华龙一号”国内外首堆也相继商运，标志着我国真正自主掌握了三代核电技术，由核电大国进入核电强国。同时，借鉴 AP1000 技术理念的自主三代核电技术“国和一号”示范工程有序开建，全球首座具有第四代核电技术主要特征的高温气冷堆核电站示范工程实现成功并网发电，全球首个陆上商用模块化小堆“玲龙一号”开建，标志着我国核电水平跻身世界前列。2021 年，我国有 34 台机组的运营综合指数在世界核电运营者协会(WANO)评价体系中得到满分，占世界满分机组的 44.2%，证明了我国核电运营安全运营水平。我国三代核电自主化率目前已达到 88%以上，中国现在拥有每年 8 10台套核电主设备的国产化制造能力，并可同时开工建造 30台核电机组的施工能力。截至 2021 年底，海内外共计 14 台“华龙一号”机组开建或商运，实现批量化建设，对上下游产业有极大的拉动作用。随着批量化的建设，我国核电产业的三大主设备制造企业上海电气集团有限公司、东方电气集团有限公司和哈尔滨电气集团有限公司核电领域技术研发与装备制造能力显著提升，已逐渐开始为世界主要核电站开始供货和提供服务，与国际竞争对手开始同台竞技。近年来，我国在快中子堆、聚变堆研发、核燃料循环、铀矿勘查采冶、铀纯化转化等关键技术方面加强自主研发，锐意创新，取得了积极成果，为我国核电产业的持续稳定发展和竞争力提升提供了可靠保障。(四)核电“走出去”将取得更加丰硕的成果。早期，出于对核电安全和核废料处置等问题的考量，德国、瑞士、韩国等曾相继放弃使用核电，一些核电大国也暂停了在本国新建核电项目。新冠疫情后，为应对气候变化、能源缺口等问题，各国相继调整核电政策。例如，美国明确表示要重整其核工业，恢复其在全球核能领域的领导地位，加强在铀矿开采、冶炼、燃料组件制造和后处理等方面的投入和研发，宣布将加快模块化小堆 NuScale 在本国的建设步伐，同时美国加强金融扶持，助推美国开拓核电国际市场;英国宣布将在 2030 年前新建 8 座核电站;韩国着手开展核电重启、新建、延寿等工作;波兰、捷克和沙特等国为本国新建核电项目开展实质性的工作，全球核电产业正在加速回暖。最新数据显示，全球核电在运机组 423 台，装机量为 379.32GW;在建机组 56 台，装机量为 57.66GW。IAEA 就全球核电市场做过高低两种情景的预测。在高情景下，预计到 2050 年，全球核电装机容量将提升至715GW，与现有装机量相比增长88.5%。在低情景下，从现在至2040 年，全球核电由于大量机组老化退役，装机量将出现逐年降低的趋势，从 2040 至 2050 年，会有大量核电机组开建和并网，核电装机量将逐步回升至 371GW。20 世纪 90 年代初，我国开始向巴基斯坦出口自主核电技术 CNP300。目前已经向巴基斯坦出口6 台核电机组，包括4 台 CNP300 机组和 2 台“华龙一号”机组。我国还在英国联同法国投资欣克利角 C 核电站项目，该项目进展顺利。此外，我国还同英国签订核电项目协议，其拉德韦尔 B 核电站两台机组将采用“华龙一号”技术。我国与巴基斯坦就西玛核电站 5 号机组达成一致，签订项目合同，机组将采用“华龙一号”技术。2022 年 2 月，我国和阿根廷签署了采用“华龙一号”技术在阿建造压水堆核电项目的合同。此外，我国也正积极和土耳其、沙特、保加利亚、阿联酋、哈萨克斯坦、印度尼西亚、泰国、南非、尼日利亚和加纳等多国积极洽谈核能合作事宜。核电项目国际合作被誉为“百年联姻”，核电项目从开展前期工作到建成，需要十几年的时间，现在主流三代核电机组的寿命为 60 年，随着材料性能和技术的进步，机