核電屬于可再生能源，輕原子核的融合和重原子核的分裂都能放出能量，分別稱為核聚變能和核裂變能，在聚變或者裂變時釋放大量熱量，能量按照：核能—機械能—電能進行轉(zhuǎn)換，這種電力即可稱為核電。

核電的基本原理核

核能來自核聚變或核裂變兩類核反應(yīng)原理，但全球核反應(yīng)堆主要采用核裂變反應(yīng)原理，主要是因為核裂變可控而核聚變控制難度大。

自1951年12月美國實驗增殖堆1號(EBR-1)首次利用核能發(fā)電以來，世界核電至今已有70多年的發(fā)展歷史。

根據(jù)計算，1千克U-235完全裂變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所釋放的熱量。

鈾、釷和钚等質(zhì)量較大的原子的原子核在吸收一個中子以后會分裂成兩個或更多個質(zhì)量較小的原子核，同時放出二個到三個中子和很大的能量，又能使別的原子核接著發(fā)生核裂變，使過程持續(xù)進行下去，這種過程稱作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

原子核在發(fā)生核裂變時，釋放出巨大的能量就稱之為原子核能。核電機組利用其產(chǎn)生的熱能并生產(chǎn)蒸汽，推動汽輪發(fā)電機組運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生電力。

裂變與核聚變優(yōu)劣勢對比

與核裂變原理不同，核聚變是指由質(zhì)量小的原子(主要是氘)在一定條件下(如超高溫和高壓)，只有在極高的溫度和壓力下才能讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用。相較于核聚變，核裂變優(yōu)點是原材料比較好獲取(鈾礦、瀝青中提取等)，可控核裂變的反應(yīng)條件比較能達到，如不需要太高的初始溫度，中子吸收棒控制反應(yīng)速率較易操作等，其技術(shù)條件較為成熟、已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化。

 

核電技術(shù)發(fā)展歷程

從核電站技術(shù)演變來看，主要可劃分四代核電技術(shù)。其中，第一代是實驗性的核電站，目前已經(jīng)基本全部退役;第二代是以壓水堆/沸水堆為主標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和批量化建設(shè)的商業(yè)堆，是目前在運機組的主力;第三代是安全性更高的核電站，是目前在建機組的主力，處于加速推廣期;第四代目前仍處于在研發(fā)階段。

第一代核電站：開發(fā)與建設(shè)開始于二十世紀(jì)50年代，主要目的是通過試驗示范形式驗證核電站工程實施的可能性。

第二代核電站：主要以輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)和重水堆為主。二代壓水堆典型代表為美國西屋公司推出的Model212、312、314、414系列壓水堆;二代沸水堆典型代表為美國通用電氣、日本日立以及東芝推出的BWR沸水堆;而二代重水堆商用代表堆型是加拿大原子能有限公司和安大略水電公司研制的CANDU堆。

第三代核電站：為了解決核電站嚴(yán)重事故，世界核電業(yè)界集中力量對嚴(yán)重事故的預(yù)防和緩解進行了研究和攻關(guān)，并制定出相關(guān)行業(yè)要求。國際上通常把滿足URD文件或EUR文件的核電機組稱為第三代核電機組。第三代核電技術(shù)以美國西屋公司非能動先進壓水堆AP1000和歐洲先進壓水堆EPR為典型代表。

第四代核電站：安全性和經(jīng)濟性將更加優(yōu)越，廢物量極少，無需廠外應(yīng)急，并具備固有的防止核擴散的能力。高溫氣冷堆、熔鹽堆、鈉冷快堆就是具有第四代特點的反應(yīng)堆。

1983年6月，國務(wù)院科技領(lǐng)導(dǎo)小組主持召開專家論證會，提出了中國核能發(fā)展“三步(壓水堆—快堆—聚變堆)走”的戰(zhàn)略，以及“堅持核燃料閉式循環(huán)”的方針。我國核電技術(shù)在第一、第二代核電時期，主要以引進、模仿、吸收為主。

第三代核電國電投首先是引進了美國西屋AP1000全套技術(shù)，全球首座AP1000核反應(yīng)堆有望在今年在中國建成并投入商運。在AP1000的技術(shù)基礎(chǔ)上，中核集團和中廣核分別研發(fā)出自己的三代核電技術(shù)，為促進我國第三代核電技術(shù)的健康發(fā)展，在國家能源局的主導(dǎo)之下，由中核集團和中廣核合作開發(fā)出具備完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“華龍一號”。

核電設(shè)備系統(tǒng)

核電站的組成設(shè)備中，各系統(tǒng)的設(shè)備約有48000多套件，其中機械設(shè)備約6000套件，電器設(shè)備5000多套件，儀器儀表25000余套件，總重約6.7萬噸。一座2*600MW的壓水堆核電站約有290個系統(tǒng)，分別歸屬核島(NI)、常規(guī)島(CI)和電站輔助設(shè)施(BOP)。

核島設(shè)備是承擔(dān)熱核反應(yīng)的主要部分，技術(shù)含量最高。常規(guī)島是指核電裝置中汽輪發(fā)電機組及其配套設(shè)施和它們所在廠房的總稱。常規(guī)島的主要功能是將核島產(chǎn)生的蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換成汽輪機的機械能，再通過發(fā)電機轉(zhuǎn)變成電能。

核電商業(yè)模式

核電盈利能力主要由裝機容量決定。由于核電設(shè)備利用小時數(shù)有政策保證，基本維持在7000小時左右，所以核電的上網(wǎng)電量主要由裝機容量確定。在計算度電利潤則由上網(wǎng)電價和成本確定。在計算核電站生命周期時除了運用LCC全生命周期成本理論，即包括產(chǎn)品設(shè)計成本、制造成本、采購成本、使用成本、維修保養(yǎng)成本、廢棄處置成本等方面分析外，還要綜合考慮生命周期內(nèi)的平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)。即對項目生命周期內(nèi)的成本和發(fā)電量先進行平準(zhǔn)化，再計算得到的發(fā)電成本，即生命周期內(nèi)的成本現(xiàn)值/生命周期內(nèi)發(fā)電量現(xiàn)值。

核電站項目的投融資建設(shè)可采用BOT模式，即“建設(shè)-經(jīng)營-轉(zhuǎn)讓”模式。核電項目通常由政府部門與企業(yè)簽訂特許權(quán)協(xié)議，授予簽約方的企業(yè)來承擔(dān)該項目的投資、融資、建設(shè)和維護，并準(zhǔn)許其通過向用戶收取費用或出售產(chǎn)品以清償貸款，回收投資并賺取利潤。核電站的運營成本主要由折舊、維護和燃料成本構(gòu)成。燃料成本包括廢料管理和廢料處理。雖然這些成本對于其他技術(shù)而言多為外部成本，它們卻是核能發(fā)電的內(nèi)部成本。

核電公司的盈利模式主要由上網(wǎng)電量和度電利潤決定。由于核電設(shè)備利用小時數(shù)有政策保證，基本維持在7000小時左右，所以核電的上網(wǎng)電量主要由裝機容量確定。度電利潤則由上網(wǎng)電價和成本確定。核電參與市場交易的占比很小，根據(jù)中國核電和中廣核電力公告顯示，2017-2018，核電市場交易電量占上網(wǎng)電量的15%-20%左右。

我國核電定價三大階段

①1991年-2013年：一站一價自1991年我國大陸首臺核電機組—秦山核電并網(wǎng)發(fā)電開始，我國開啟了開發(fā)利用核電能源時代，因其“核”的特殊屬性，以及核電站“科技含量高、投入大、技術(shù)路線不同”，核電的上網(wǎng)電價很長一段時間都是采用“一站一價”。

②2013年-2015年：標(biāo)桿電價2013年，《核電上網(wǎng)電價機制有關(guān)問題的通知》出臺，部署完善核電上網(wǎng)電價機制，將“個別定價”改為“標(biāo)桿電價”，打破了長期以來核電“溫室成長”狀態(tài)，促使中國核電步入成本控制時代，核電標(biāo)桿電價的出臺，促使核電在電力市場競爭中不斷提升自身競爭力。

③2016年至今：標(biāo)桿電價+市場化交易定價2015年新電改提出“管住中間、放開兩頭”的思路，打破舊有的電力市場格局和交易秩序，培育多樣化的交易主體，《保障核電安全消納暫行辦法》指明“保障外的發(fā)電量，鼓勵通過電力直接交易等市場化方式促進消納”，逐步推進“競價上網(wǎng)”改革步伐。目前參與地方電力直接交易的核電機組，其上網(wǎng)電價分為兩部分，即：原核準(zhǔn)上網(wǎng)電價(保障內(nèi)電量)和市場化上網(wǎng)電價(保障外電量)。

核電工業(yè)是現(xiàn)代高科技密集型的國家戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展不僅擴大了我國在核燃料循環(huán)、核電裝備、核技術(shù)應(yīng)用等高新技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，同時有效帶動了我國高技術(shù)產(chǎn)業(yè)(涉及材料、機電、電子、儀表、冶金、化工、建筑)整體發(fā)展，而且先進的核科學(xué)技術(shù)可實現(xiàn)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造升級。

發(fā)展核電對保障能源供應(yīng)與安全，保護環(huán)境，實現(xiàn)電力工業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。相比于火電，核電具有低碳環(huán)保的特點;相比于水電，核電對生態(tài)沒有破壞;而相對于風(fēng)能、太陽能，核電技術(shù)成熟，發(fā)電成本低，機組有效利用小時數(shù)高，是真正實用的能源形式。

發(fā)展核電是保持和提高我國核工業(yè)實力，穩(wěn)定和壯大核科學(xué)技術(shù)人才隊伍的重要依托，也是建設(shè)我國強大國防、進一步提升核大國地位、和平建設(shè)現(xiàn)代化強國的重要途徑，是推進現(xiàn)代化建設(shè)、走強國之路、提升綜合國力的重要戰(zhàn)略舉措。