世界核技術發展歷程 核電利用鈾核裂變所釋放出的熱能進行發電。在核裂變過程中,中子撞擊鈾原子核,發生受控的鏈式反應,產生熱能,生成蒸汽,從而推動汽輪機運轉,產生電力。
核反應堆是裝配核燃料以實現大規模可控制裂變鏈式反應的裝置,是核電站的核心裝置。反應堆冷卻劑將熱量由核反應堆堆芯轉移至發電機及外部環境。中子慢化劑會降低快中子的速度,生成可維持核鏈式反應的熱中子。
商用核電反應堆根據反應堆冷卻劑/慢化劑和中子能分類。按照冷卻劑/慢化劑的不同,反應堆一般可分為輕水堆(包括壓水堆和沸水堆等)、重水堆及氣冷堆。按照所用的中子能量,反應堆一般可分為慢(熱)中子堆或快中子堆。根據國際原子能機構的統計,截至2018年底,全球在運核電機組共450臺,其中采用壓水反應堆技術的共298臺,占比達到66.22%。
目前,全球范圍內大多數用于發電的在運及在建核反應堆采用壓水堆技術。壓水堆核電站由核島和常規島組成,核島中的大型設備主要包括蒸發器、穩壓器、主泵等,是核電站的核心裝置;常規島主要包括汽輪機組及二回路其他輔助系統,與常規火電廠類似。

核電溫室氣體排放量最小
核電具有環保性、經濟可靠性及高效性的特點。核電為低碳清潔能源,可減少溫室氣體排放。核電增長受全球不斷增長的電力需求、不斷加強的環保意識及化石燃料價格及供應波動驅動。核電是全球具競爭力的重要能源選擇之一,尤其對快速發展但缺乏傳統化石燃料資源的國家而言。與使用煤炭或天然氣的發電站不同,核電站不會污染空氣或直接排放二氧化硫、氮氧化物或溫室氣體。
核電比水電、風電、太陽能發電及其他可再生能源更加穩定,因此使其成為基荷電站的可行選擇。核電站很少受天氣、季節或其他環境條件的影響。相比于使用可再生能源的發電站,核電站具有較大容量及低成本發電的特點,能滿足對大量電力的需求。核電站亦能以其設計容量運行相當長的時間。與火電等常規能源相比,核電站因燃料生產成本低廉不易受能源價格波動影響。帶基本負荷運行的核電站比化石燃料發電更具成本效益。此外,核電是極為高效的發電方式;根據歐洲核能協會公布的統計數據,1000克標準煤、礦物油及鈾分別產生約8千瓦時、12千瓦時及24兆瓦時的電力。
全球核能發電規模——福島事故后顯著下跌,隨后逐漸恢復
根據BP的統計,2017年全球總發電量為255513億千瓦時。2007年至2010年,全球核能發電量總體保持平穩,2011年至2012年,受福島核事故影響,全球核能發電量顯著下跌,此后于2013年開始,全球核能發電量逐漸恢復。根據國際原子能機構的數據顯示,2017年,核能發電量為26356億千瓦時,占全球總發電量的10.31%。
2016年底,世界能源理事會(WEC)發布第24版《世界能源報告》,報告提到包括中國、韓國、印度、俄羅斯、美國等國家均有多臺核電機組在建,許多國家政府依然將核電視為能源結構的重要組成部分。2018年2月,臺灣當局指示臺灣電力公司開展臺灣第二核能發電站2號機組的重啟工作。2018年11月,日本四國電力公司伊方核電站3號機組重啟,是日本經歷福島核事故后重啟的第10臺核電機組,核電行業在正在逐漸回溫。根據國際原子能機構的統計,2007年至2018年,全球核電裝機容量總體呈上升趨勢。2018年,全球核電在運裝機容量為396.88吉瓦。
核電受全球不斷增長的電力需求、不斷加強的環保意識及化石燃料價格波動所驅動。國際能源界許多權威組織的研究結果一致認為,福島核事故使全球核電發展速度放慢,但核電的發展趨勢沒有逆轉,發展中國家已經成為未來核電發展的主要市場,亞洲成為全球核電發展最快的地區。
中國總裝機容量已達到世界第三
根據國際原子能機構及中國核能行業協會的統計,截至2018年12月31日,中國核能裝機容量位列全球第3位,超越日本,總裝機容量達到44645兆瓦。
注:據中國核能行業協會《2018年1-12月全國核電運行情況》,此處統計中國大陸的在運機組數,未涵蓋港澳臺地區。
根據國際原子能機構及中國核能行業協會數據顯示,截至2018年12月31日,全球擁有56座在建機組,總裝機容量為59,081兆瓦。中國是全球在建機組裝機容量最大的國家,占世界在建核電裝機容量的22.71%。20世紀60年代至70年代,新建核電機組主要位于歐洲和北美地區。20世紀80年代后期起,亞洲、中東歐成為新建核電機組的主要地區。根據國際原子能機構估計,核電使用量將于未來20年內繼續增長,且未來大部分核電裝機容量增長預計來自中國、俄羅斯、印度等國家。
中國核電建設發展現狀分析
在改革開放前,受制于整體經濟科技實力,我國民用核工業的研究開發相對落后,但自主掌握的石墨水冷生產堆和潛艇壓水動力堆技術為我國核電的發展奠定了基礎。上世紀80年代初,我國政府首次制定了核電發展政策,決定發展壓水堆核電廠,采用“以我為主,中外合作”的方針,先引進外國先進技術,再逐步實現設計自主化和設備國產化,我國的核電產業開始起步。1991年秦山一期核電站投用,這是中國大陸自主設計、建造和運營管理的第一座壓水堆核電站,結束了中國大陸無核電的歷史,標志著我國核工業的發展上了一個新臺階,使中國成為繼美國、英國、法國、前蘇聯、加拿大、瑞典之后世界上第7個能夠自行設計、建造核電站的國家;1994年大亞灣核電站投用,成功實現了中國大陸大型商用核電站的起步,實現了我國核電建設跨越式發展、后發追趕國際先進水平的目標。目前,我國已成為世界上少數幾個擁有比較完整的核工業體系的國家之一。
根據國家統計局及中國核能行業協會的相關數據,2018年全國累計發電量為67914.20億千瓦時,其中商運核電機組總發電量(包含上網電量及廠用電量)為2865.11億千瓦時,約占全國總發電量的4.22%。1994年至今,我國核電發電量持續增長,從1994年的140.43億千瓦時增長至2018年的2865.11億千瓦時,年均復合增長率達到13.39%。
截至2018年12月31日,我國共有在運核電機組44臺,大部分分布在廣東、福建、浙江、廣西等沿海地區。此外,我國共有在建核電機組12臺,大部分分布在廣東、廣西等東南沿海地區。
根據能源發展、核工業發展、電力發展等“十三五”規劃,到2020年,中國核電裝機容量達到5800萬千瓦,在建容量達到3000萬千瓦以上。
核電行業的競爭格局——中廣核電、中國核電和國家電投分析
由于核電行業的特殊性及核電技術的復雜性,目前我國經國務院正式核準的核電項目(除示范工程、研究堆外)均由中廣核電、中國核電和國家電投三家分別或合作開發運營。
截至2018年12月31日,中廣核電力管理的在運核電機組達22臺,在運裝機容量達24306兆瓦,占我國大陸在運核電總裝機容量的54.44%,是我國在運裝機規模最大的核電開發商與運營商。與此同時,中廣核電力在建核電機組達6臺,在建總裝機容量達7434兆瓦,占全國在建核電裝機容量55.30%,市場份額第一。
國家電投作為投資方之一參與了秦山二核、秦山三核、江蘇核電、三門核電、紅沿河核電等核電項目。
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