01、背景
最近一段時間以來,2030前碳達峰、2060前碳中和,似乎成為了經濟領域的第一政治任務。各級政府、各個行業、各類企業、基層社區都在重新制定發展規劃,將“雙碳”目標實現路徑列入規劃和計劃。五大發電集團又開始了新一輪的“跑馬圈地”,大力發展光伏和風電,并伺機進軍核能,被財政補貼拖欠幾乎拖垮的光伏和風電相關企業又煥發了蓬勃生機。
就在這個節骨眼上,日本福島核電站因為核事故積累了十年的廢水快到儲存極限了。日本政府宣布要將其排入大海,立刻在世界上掀起軒然大波。核能到底安全不安全,要不要再發展?立刻引起了人們的關注。
本周一,歐盟傳來一個關于核能的好消息。負責評估歐盟是否應將核能列為綠色投資的聯合研究小組表示,核能產生的溫室氣體二氧化碳排放量非常低,符合可持續發展的條件,因此核能應該被貼上綠色標簽。研究報告指出,沒有任何科學證據表明核能比其他發電技術對人類健康或環境的危害更大。
02、中央決策與領導人觀點
中央領導心里還是明白的,離開了核能的大力發展和廣泛應用,碳達峰與碳中和絕對都是奢望。2021年3月15日召開的十三屆人大四次會議上,李克強總理所做的《政府工作報告》中關于2021重點工作部分提出:在確保安全的前提下積極有序發展核電。這是政府工作報告中首次用“積極”的字眼來要求核電發展。相關段落的表述是:“制定2030年前碳排放達峰行動方案。優化產業結構和能源結構。推動煤炭清潔高效利用,大力發展新能源,在確保安全的前提下積極有序發展核電。”
政府和國企在起草文件或發布政策時,總是習慣將中央主要領導的指示放在前面,但是對習近平主席和李克強總理關于核能的指示卻視而不見或聽而不聞。作為核能事業的積極促進者,我在這里再轉述一次,希望引起各級政府官員和能源環境從業者的高度重視。
1、習近平主席在2015年1月15日紀念核工業創建60周年時做出重要指示:“核工業是高科技戰略產業,是國家安全重要基石。要堅持安全發展、創新發展,堅持和平利用核能,全面提升核工業的核心競爭力,續寫我國核工業新的輝煌篇章”。
2、同日,國務院總理李克強也做出批示,希望弘揚傳統,聚焦前沿,全面提升核工業競爭優勢,推動核電裝備“走出去”,確保核安全萬無一失,為把我國建成核工業強國而繼續奮斗。
3、2014年3月24日,習近平主席在參加第三屆世界核安全峰會時發表講話:“和平利用核能事業,如同普羅米修斯帶到人間的火種,為人類發展點燃了希望之火,拓展了美好前景。”
4、2016年4月6日,李克強總理向在北京開幕的第二十屆太平洋地區核能大會致賀信:“以核電為主要標志的和平利用核能,在保障能源供應、促進經濟發展、應對氣候變化、造福國計民生等方面發揮了不可替代的作用”。
5、2015年6月15日,李克強在視察中核工程公司時講到:“我們推動生態文明建設、積極應對氣候變化,需要發展包括核電在內的綠色清潔能源”。
請看,以上這些講話和指示,說的多么明白!核能在過去、今天和未來,都不是一個可有可無的行業,也不是一個令人敬而遠之的行業,更不是一個避之唯恐不及的行業。在國家向全世界做出碳達峰及碳中和莊嚴承諾的現在,核能更是一個需要大力發展的行業。
核能產業鏈是對環境影響極小的清潔能源。核電廠本身不排放SO2、氮氧化物、粉塵顆粒等大氣污染物,核電站流出物中的放射性物質對周圍居民的輻射照射一般都遠低于當地的自然本底水平。核電屬于零碳能源,一座百萬千瓦電功率的核電廠和燃煤電廠相比,每年可以減少二氧化碳排放600多萬噸,是減排效應最大的能源之一。
03、核能的現實貢獻與潛在貢獻
那么,核能對于碳減排的貢獻到底如何呢?我們看一下官方數據:中國核能行業協會發布的2020年核電生產數據顯示,截至2020年12月31日,我國大陸地區運行核電機組共49臺,額定裝機容量為5102.716萬千瓦。其中一臺百萬千瓦機組8月初并網,另一臺年底并網。2020年1-12月全國累計發電量為74170.40億千瓦時,運行核電機組累計發電量為3662.43億千瓦時,占全國累計發電量的4.94%。與燃煤發電相比,核能發電相當于減少燃燒標準煤1.047億噸,減少二氧化碳排放2.744億噸,減少二氧化硫排放89.03萬噸,減少氮氧化物排放77.51萬噸。如果核電發電量增加為現有的5倍,就可以減排二氧化碳13.5億多噸,核電發電量增加為現有的10倍,則可減排二氧化碳27億噸之多。中國當前每年排放二氧化碳100多億噸,到2030年碳達峰時估計在130億噸左右。
如果在北方開始推廣核能供暖替代燃煤熱電廠,也將帶來巨大的碳減排效果。據中國電力發展促進會核能分會核能供熱專委會發布的核能供暖藍皮書介紹:一座400MWt池式核能供暖堆與同等規模的燃煤鍋爐相比,年均減少二氧化碳排放約64萬噸、硫化物約1萬噸、氮化物3000噸、固體廢棄物約10萬噸。同時,池式堆的放射性經過多層屏蔽和衰減,測量其周邊的放射性為0.005毫希/人·年,約為同等規模燃煤裝置的放射性水平的2%左右(以上數值因煤的品種和產地不同會有所差別),也低于秦山核電廠周圍居民實測數據0.01毫希/人·年;池式堆的環境效益明顯。據專委會估算,北方地區城鎮約有400座400MW核能供暖堆的潛在市場,如果全部部署完畢,將直接減少二氧化碳排放2.5億噸之多。如果考慮到上馬核能供暖可以替代并關停“以熱定電”的熱電廠,那么,二氧化碳減排可達到17.5億噸之多。如果夏天在有條件的地方依托核能供暖提供的熱量開展集中制冷,就可以通過替代用電空調節約相應電量生產所需煤炭;如果開放長江、黃河沿線的內陸核電,實現向周邊城市和工業用戶熱電聯供,則可進一步減少二氧化碳排放。
國際能源署發布的《來自燃料的二氧化碳排放2020:概述》指出:2018年全球二氧化碳排放335億噸。其中電力和交通部門的排放加起來占到總排放量的三分之二以上,而其余三分之一則主要來自工業和建筑部門。如果將電力和熱力分配到終端部門之后,則發現工業是最大的二氧化碳排放者,占到排放總量的40%。
二氧化碳最主要的來源就是燃煤,而以上發展核能的措施,正是通過核能發電或核能供熱來直接替代燃煤,在碳達峰及碳中和目標的實現過程中,將發揮難以替代的作用。
需要工藝熱的工業企業,以往需要建設自備電廠或熱水鍋爐,是耗煤及碳排放的大戶。如果將需要工藝熱的企業集中到工業園區,在工業園區附近選擇合適的廠址建設規則床高溫氣冷堆、小型核電站或殼式供熱堆,替代燃煤提供高溫工藝熱,則可以減排更多的二氧化碳。
國家發改委報告顯示,截至2016年底,全國企業自備電廠裝機容量已經超過1.42億千瓦。占全國電力總裝機容量的8.6%,其中自備煤電裝機容量1.15億千瓦,占全部自備裝機總容量的81%。新疆和山東兩省自備電廠規模名列前茅,規模約為6000萬千瓦,主要集中在電解鋁、石化、鋼鐵等行業。其中燃煤自備電廠代表性企業有山東的魏橋集團和信發集團。假設自備電廠以30萬千瓦為主,一臺30萬千瓦機組每小時發電耗煤約46.138噸(假設用標準煤,熱效率80%),1.15億千瓦自備燃煤電廠年耗煤近億噸標準煤(假設年發電小時數平均為5500小時)。
04、產業鏈溫室氣體排放對比
有人會質疑整個核電產業鏈會產生較多的溫室氣體排放,但是不比不知道、一比嚇一跳。核電鏈溫室氣體排放僅約為煤電鏈的1%。2011年中國工程院開展了對不同發電能源鏈溫室氣體排放研究項目,其主要結果是:當前我國核燃料循環前段(包括鈾礦采冶、鈾轉化、鈾濃縮、元件制造、核電站)的實際溫室氣體歸一化排放量為6.2g•CO2/kWh(二氧化碳的排放量為每千瓦時6.2克),考慮了核燃料循環后段(乏燃料后處理和廢物處置)的總的溫室氣體歸一化排放量為11.9g•CO2/kWh。對煤電鏈,研究了煤炭生產環節、煤炭運輸環節、燃煤電站建造、運行和退役環節和電力輸配環節4個生命周期階段中溫室氣體的直接排放和間接排放,其結果為1072.4g•CO2/kWh。水電鏈在0.81~12.8g•CO2/kWh,風電鏈在15.9~18.6g•CO2/kWh,太陽能在56.3~89.9g•CO2/kWh之間。從溫室氣體排放來看,核電鏈僅約為煤電鏈的1%。
05、結論與呼吁
俗話說“巧婦難為無米之炊”,現在地方政府謀劃經濟發展,苦于不僅沒有碳排放指標,還有“雙降”壓力;熱力公司要滿足居民冬季采暖需求,使用碳基能源難以獲批。寄望于工業余熱利用,余熱規模不僅趕不上住宅的增速,還要萎縮。核電廠熱電聯供效果很好,但是核電廠布局在沿海,北方數量更少,長距離輸熱成本還是太高。怎么辦?正像一些政府官員以及熱力公司領導所說,我們不得不接受核能,實在是不得已而為之。但是隨著對核能行業、尤其是中國核能行業的深入了解,就會變得愈來愈放心,從不得已而為之轉變為積極擁抱和主動采納。
現在,溫室效應成為人類生存面臨的主要矛盾。碳達峰與碳中和目標的必須完成,將極大地改變人們的生活方式與生活習慣,極大地改變經濟發展模式和多種產業生產方式。在這樣的形勢下,我們的能源觀念和使用能源的習慣為什么不能相應地改變一下呢?
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