在雙碳進程中,核電的作用毋庸置疑。找到一條適合核電高質量發展的道路也至關重要。
文 | 李靜
作者供職于中國工程科技創新戰略研究院
習近平總書記在第七十五屆聯合國大會上鄭重承諾中國將力爭2030年前實現碳達峰,2060年前實現碳中和。這彰顯了我國構建人類命運共同體的大國責任與擔當,也為未來我國能源轉型指明了方向。
以化石燃料燃燒為主的火力發電是我國碳排放的重要來源,2018年我國電力部門的碳排放占比已達到50.6%,因此大力發展非化石能源,減少化石燃料燃燒將是我國碳減排的重要內容,也是實現碳中和的關鍵。研究普遍認為到2060年光伏、風電、水電、核電等非化石能源發電占比將提高到80%~93%。風電和太陽能發電量占比則將從當前的9.5%增長至59.6%~70%,核電發電量將從當前的5%增長至10%~18%,核電的裝機容量將是現在裝機容量的4.6~6.6倍,達到2.3億~3.3億千瓦。
雖然風電和太陽能是重要的可再生能源,但風電和太陽能因受氣候影響而不穩定。核能發電則可作為穩定的基荷能源,提供穩定的零碳能源。因此在碳中和愿景下,發展核電十分重要。2021年以來,中央多次提及要“積極安全有序發展核電”。

2021年9月22日中共中央、國務院印發的《關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》,指出要“積極安全有序發展核電”、“積極穩妥推進核電余熱供暖”。2022年1月24日習近平總書記在中共中央政治局第三十六次集體學習時強調:深入分析推進碳達峰碳中和工作面臨的形勢任務,扎扎實實把黨中央決策部署落到實處。并再次指出要“積極安全有序發展核電”。2021年10月24日國務院印發了《2030年前碳達峰行動方案》。在重點實施“能源綠色低碳轉型”行動中,第四條提到要“積極安全有序發展核電”,并且指出要在“核電站布局和開發時序”,“核能綜合利用示范”,“核電標準化、自主化”和“核安全監管”四個領域重點關注與發展。
為落實碳達峰行動方案,本文針對核電發展需要重點關注的領域進行了分析研究,并提出相應政策建議。
我國核電發展的現狀分析
我國核電裝機容量不斷提升
截至2020年12月31日,我國運行核電機組共49臺,裝機容量為5102萬千瓦,我國目前的裝機容量僅次于美國和法國,位列全球第三位,如圖1所示。我國目前在建機組17臺,總裝機容量1853萬千瓦,在建機組數量和裝機容量多年位居全球首位。2020年我國運行核電機組共計發電量為3662億千瓦時,世界排名第二,如圖2所示,但是我國核電發電量占比為4.97%,低于世界平均水平10%,而世界核強國法國和美國的核電占比分別為70.6%和19.7%。從核電占比角度看,與世界核強國相比,我國核電還有很大發展空間。
圖1 2020年世界主要核電強國在運機組數和裝機量

圖2 2020年世界主要國家發電量及發電量占比情況

現階段我國在運核電廠共16座,全部分布在沿海地區,2020年全年運行情況詳見表1。其中華東地區有9座核電廠,裝機容量占全年總裝機容量之比為52.8%,發電量占全年總發電量之比為52.17%;華南地區共有6座核電廠,裝機容量占比為38.43%,發電量占比為38.9%;東北地區1座核電廠,裝機容量占比為8.77%,發電量占比為8.93%。我國內陸沒有核電廠在運行。

截至2020年12月31日,我國在建核電機組情況詳見表2,17臺在建核電機組全部分布在沿海地區。其中華東地區10臺核電機組,華南地區4臺核電機組,東北地區2臺核電機組。

隨著核能技術的不斷發展,特別是第四代先進核能技術的應用,除了發電外,核能還存在區域城市供暖,海水淡化,工業工藝供熱,核能制氫等多種綜合利用場景。
國家能源核能供熱商用示范工程是我國國內首個商用核能供暖項目,項目已于2021年11月9日在山東海陽正式投產。核能供暖使用核能替代化石燃料的方式實現城市供暖,將大大減少二氧化碳的排放。“國和一號+”智慧核能綜合利用項目已在山東榮成投用,該項目集核能供熱、海水淡化、智慧多能管控平臺等于一體,體現中國智慧核能綜合利用的創新成果和低碳發展的良好形象。
先進核能示范工程的建設有助于核能綜合利用示范,帶動我國核電產業升級。高溫氣冷堆主要應用于發電,制氫和工藝供熱。我國模塊式高溫氣冷堆核電技術處于世界領先地位。山東石島灣200MWe高溫氣冷堆核電站示范工程(HTR-PM)項目是世界首個模塊式高溫氣冷堆核電站,是我國具有自主知識產權的重大標志性工程。
模塊化小堆除了可以發電外,也適用于核能綜合利用的多種場景,如城市供暖、海水淡化、工業供汽等。我國具有自主知識產權的玲瓏一號(ACP100)示范工程項目是全球首個陸上商用多用途模塊式小堆。標志著我國模塊式小堆技術處于世界先進水平。
我國核電裝備自主化水平不斷提升
立足核電長遠可持續發展,堅持標準自主化,堅持自主創新,加強攻關關鍵技術裝備,將有力推進“雙碳目標”的實現。中央在2018年就發布了《國務院辦公廳關于加強核電標準化工作的指導意見》,要求旨在有序推進核電標準化工作,提升核電自主化水平。截至2020年底,我國能源行業核電標準共計932項,主要包括核電工程設計,核電裝備,核電建造,調試,運行和退役等領域。
近些年,我國三代核電機組關鍵設備制造國產化、自主化水平不斷提升,我國自主研發的“華龍一號”和“國和一號”三代核電技術裝備國產化率達到85%以上。主輔機械設備,電氣設備,儀控設備,關鍵零部件及原材料等已具備自主設計與制造能力。我國基于第三代核電技術研發設計的裝備已經達到了國際一流水平,在國際市場上具備相當的競爭力。
我國核安全監管得到有效增強
我國已建立較完善的監管體系。我國民用核能監管是由國家能源局,國防科技工業局和國家核安全局三個部門進行監管。生態環境部(國家核安全局)負責核安全的監督管理,對我國民用領域的核安全實施統一監管,獨立行使監督權。
我國已逐步建立核安全監管法律法規體系。目前已形成了包括國家法律,行政法規,部門規章,安全導則和其他安全標準及技術性文件等四個層次的核與輻射安全監管法律體系?,F行兩部法律分別是《中華人民共和國核安全法》與《中華人民共和國放射性污染防治法》,10部核領域行政法規有《民用核設施安全監督管理條例》、《核材料管制條例》、《放射性藥品管理辦法》等,涉核領域的部門規章100多項,技術導則、標準1000多個。不斷完善的法律法規體系為保障我國核安全奠定了堅實的基礎。
我國已逐步建立核安全許可證制度體系。我國規定的許可包括核設施許可、核活動許可、核物質許可和核活動從業資格許可四大類。許可證制度體系是確保我國核安全監管工作有序推進的手段和措施。核安全許可制度的實施對我國核能事業健康發展起到了重要保障作用。此外,我國還建立了放射性廢物安全管理制度,輻射防護制度以及定期安全評價制度。
我國的核安全監管也已得到有效增強。我國不斷深化對運行核電廠的安全監管,持續強化對核設施,核材料,核安全設備等的日常監管。我國核能發展保持了良好的安全記錄,在運核電廠安全可靠,安全指標受控,未發生INES二級及以上運行事件。
我國核能發展中面臨的挑戰
鄰避效應影響核電站規?;ㄔO
在當前碳達峰碳中和政策背景下,為滿足電力供給需求,我國將會穩步推進核電站的建設工作?!吨袊四馨l展報告2021》預計到2030年,核電在運裝機將達到1.2億千瓦,到時核電發電量約占全國發電量的8%。咨詢機構伍德麥肯錫預計2060年我國核電裝機將達到6.2億千瓦。這大約是當前中國核電裝機容量的12倍。按照核電規?;l展的趨勢,未來我國沿海地區廠址資源將非常緊張,內陸核電站建設計劃也應納入考慮之中。
但是鄰避效應會顯著影響核電站穩定建設進程,特別是內陸核電站的建設。隨著核能技術的不斷發展,核安全日益引起公眾重視,但由于核能行業非常專業,信息透明度不高,比較神秘,并且,當前我國對核能的宣傳普及也還不夠,公眾對核電普遍存在認知度不高,信任度不高的問題。當在“自家門口”建立核電站時,公眾會產生明顯的抵觸情緒,而這種情緒會顯著影響核能開發進程,有時甚至會使核能項目終止,如連云港核廢料廠項目。
為順利推進核電站項目,我國需采取措施解決公眾對核能項目開發過程中產生的負面情緒。
核能綜合利用示范工程潛力尚待發揮
核能綜合利用進一步發展需解決大量技術難題。如長距離輸水輸熱系列問題、水熱同傳材料問題、大規模儲熱技術及運行方式問題、水熱協同、規范標準問題。
基于第四代先進核能技術建立的核能綜合利用示范工程項目,未來在商業化推廣過程中,面臨成本偏高等問題。如高溫氣冷堆技術的發電成本與比三代核電技術相比偏高很多,若想大規模推廣高溫氣冷堆,就需要不斷降低其成本,以具備市場競爭力。
傳統核電企業在轉向核能綜合利用時,面臨行業格局變革,新商業模式重構的挑戰。
核電標準體系有待完善
我國核電機組的堆型、機型和技術路線不盡相同。堆型有壓水堆、重水堆和高溫氣冷堆;機型有美國的AP1000機型、法國的EPR機型和我國的CAP1400機型等;技術路線涵蓋了第二代、第三代和第四代技術路線。核電機組的多樣性為建立自主統一的核電標準帶來了挑戰。
我國在核電設備制造時,大量引用了國外的技術標準,目前我國核電存在多國標準并存的現象。在工程建設中尚未形成全面、系統采用我國自主核電標準的局面。
我國核電缺乏統一的自主化標準體系,為核電設備自主化帶來了挑戰。
全面系統的原子能領域的法律法規對促進我國原子能事業健康發展具有重要意義。通過確立《原子能法》,可以確定核安全監管機構的職責和權限,核材料與核燃料循環,原子能利用,安全監督管理等內容。
但當前我國核領域最高層法律《原子能法》尚未出臺,這導致我國在核安全監管過程中將面臨一些風險。
根據《核安全法》,我國民用核能監管是在國家核安全局,國家能源局和國防科技工業局三個國家部門的監督下進行的。
《原子能法》缺失首先導致核電監管出現多頭管理的問題。由于三個監管部門的部分職責重疊,權責不清,在面臨問題時,有時會出現“踢皮球”,無人解決問題的局面,導致監管缺位;有時又會出現多部門難協調,意見不統一,監管效率低的局面。而國家能源局和國防科技工業局的監管者和被監管者的雙重身份,則導致出現監管獨立性不足的問題。
除了缺失《原子能法》外,我國也缺失關于核電安全監管機構設置、核材料、核設施、核電運營、放射性廢物處置、核損害賠償責任等專門法律。這都將使我國核電安全監管面臨風險,影響核能事業的發展。
對策建議
推進核安全普及工作,破解“鄰避效應”
為實現雙碳目標,我國應不斷推進核安全普及工作,破解“鄰避效應”對核能事業發展造成的影響。
首先,逐步與公眾建立有效溝通機制。通過成立環境協調委員會,建立政府、企業、專家、公民間的溝通平臺。公眾面對核電事業發展過程中產生疑問時,可以在環境協調委員會中會獲得及時的解答。建立有效溝通方式能消除大眾對核電事業發展產生的擔憂,幫助破解“鄰避效應”。
然后,逐步向大眾普及核安全知識。可以通過素質教育的方式,讓公民從小了解核安全知識并樹立核安全理念。也可以通過新聞,書籍,廣告等方式建立核安全宣傳平臺,有組織計劃地向大眾宣傳核安全相關知識。
最后,逐步建立信息公開制度。信息的公開和透明是公眾建立核能事業發展信心的基礎。信息的及時公開可以通過公眾參與核安全監管機制來實現。核安全監管部門可以定期公布核電監管相關數據,讓公民有把握,有信心。在涉及公眾利益的重大核相關事件中,通過聽證會,討論會等方式,讓公眾參與到我國核安全監管過程中,使公民放心安心。
推動國家科技重大專項工作,落實先進核能示范工程建設
國家科技重大專項是國家意志的體現,旨在聚焦國家戰略目標,突破核心技術難題,推動產業升級。能源環境領域的大型先進壓水堆及高溫氣冷堆核電站重大專項已取得一批具有自主知識產權的科技成果。
建議將使用第四代先進核能技術進行核能綜合利用的研發任務納入國家科技重大專項中。釷基熔鹽堆核能系統是第四代先進核能系統,出口溫度超過700℃,其使用的傳蓄熱介質具有高化學穩定性和熱穩定性,安全性高,適合長距離熱能傳輸,滿足高溫制氫要求。
通過重大專項的方式落實示范工程的建設,項目實施過程中要充分發揮新型舉國體制優勢,加強核心技術攻關,加強基礎研究,提升原始創新能力。發揮國家作為重大科技創新組織者的作用,集結全國優勢資源,開展“大兵團”作戰方式,充分發揮社會主義集中力量辦大事的優勢。落實核能在區域城市供暖、海水淡化、工業工藝供熱、核能制氫等綜合利用場景示范工程項目的建成。
加強核電自主化標準制定,推進核電技術自主化進程
核電標準自主化是我國核電自主發展的重要抓手,對發展低碳清潔能源,實現碳達峰碳中和具有重要意義。
建議健全和加強核電自主標準。加大投入核電標準基礎研究,對關鍵性能指標開展必要的試驗研究和驗證,加強科研成果轉化,增強標準自主創新和自主化水平,提升關鍵技術和裝備自主化能力,力爭標準達到國際先進水平。
建議建立自主統一的核電標準體系。加強政策引導,提高自主核電標準在我國核電技術中的比例。逐步提升我國核電標準的國際影響力和認可度。總結凝練我國核電標準化成果,統一技術路線,逐步建立適合我國核電發展的自主統一的標準體系。
加強核工業立法,提升監管能力
建議盡快出臺《原子能法》,明確監管職能和監管機構體系設置。進一步明確責任劃分、確立權責關系、落實主體責任,切實理順監管關系,提高監管有效性。
不斷完善核工業監管法律體系。建議出臺核電安全監管機構、核設施建設和監管、放射性廢物管理、核損害賠償等專門法律。逐步建立更加全面的法律體系,做到監管有法可依,逐步提高監管能力。
結論
核電是非化石能源發展的重要戰略要地,研究核電重點領域的發展策略,不但是推動落實《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》關于核電發展精神的重要舉措,更是落實中央關于《2030年前碳達峰行動方案》的重要內容。本研究以助力實現碳中和為目標導向,以行動方案提及的核電發展重點領域為切入點,梳理分析了我國核電在“核電站布局和開發時序”,“核能綜合利用示范”,“核電標準化、自主化”和“核安全監管”四個領域目前的發展現狀與面臨的問題挑戰,提出了面向實現碳中和目標我國核電在重點領域發展的對策建議。
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