碳中和視角下的核能貢獻(xiàn)

文 | 田力

作者系中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)核能分會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)

最近一段時(shí)間以來，2030前碳達(dá)峰、2060前碳中和，似乎成為了經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的第一政治任務(wù)。各級(jí)政府、各個(gè)行業(yè)、各類企業(yè)、基層社區(qū)都在重新制定發(fā)展規(guī)劃，將“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)路徑列入規(guī)劃和計(jì)劃。五大發(fā)電集團(tuán)又開始了新一輪的“跑馬圈地”，大力發(fā)展光伏和風(fēng)電，并伺機(jī)進(jìn)軍核能。

就在這個(gè)節(jié)骨眼上，日本福島核電站因?yàn)楹耸鹿史e累了十年的廢水快到儲(chǔ)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(fā)展？立刻引起了人們的關(guān)注。

本周一，歐盟傳來一個(gè)關(guān)于核能的好消息。負(fù)責(zé)評(píng)估歐盟是否應(yīng)將核能列為綠色投資的聯(lián)合研究小組表示，核能產(chǎn)生的溫室氣體二氧化碳排放量非常低，符合可持續(xù)發(fā)展的條件，因此核能應(yīng)該被貼上綠色標(biāo)簽。研究報(bào)告指出，沒有任何科學(xué)證據(jù)表明核能比其他發(fā)電技術(shù)對(duì)人類健康或環(huán)境的危害更大。

中央決策與領(lǐng)導(dǎo)人觀點(diǎn)

中央領(lǐng)導(dǎo)心里還是明白的，離開了核能的大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用，碳達(dá)峰與碳中和絕對(duì)都是奢望。

2021年3月15日召開的十三屆人大四次會(huì)議上，李克強(qiáng)總理所做的《政府工作報(bào)告》中關(guān)于2021重點(diǎn)工作部分提出：在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電。這是政府工作報(bào)告中首次用“積極”的字眼來要求核電發(fā)展。相關(guān)段落的表述是：“制定2030年前碳排放達(dá)峰行動(dòng)方案。優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)。推動(dòng)煤炭清潔高效利用，大力發(fā)展新能源，在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電?！?/p>

政府和國(guó)企在起草文件或發(fā)布政策時(shí)，總是習(xí)慣將中央主要領(lǐng)導(dǎo)的指示放在前面，但是對(duì)習(xí)近平主席和李克強(qiáng)總理關(guān)于核能的指示卻視而不見或聽而不聞。作為核能事業(yè)的積極促進(jìn)者，我在這里再轉(zhuǎn)述一次，希望引起各級(jí)政府官員和能源環(huán)境從業(yè)者的高度重視。

習(xí)近平主席在2015年1月15日紀(jì)念核工業(yè)創(chuàng)建60周年時(shí)做出重要指示：“核工業(yè)是高科技戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，是國(guó)家安全重要基石。要堅(jiān)持安全發(fā)展、創(chuàng)新發(fā)展，堅(jiān)持和平利用核能，全面提升核工業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，續(xù)寫我國(guó)核工業(yè)新的輝煌篇章”。

同日，國(guó)務(wù)院總理李克強(qiáng)也做出批示，希望弘揚(yáng)傳統(tǒng)，聚焦前沿，全面提升核工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)核電裝備“走出去”，確保核安全萬無一失，為把我國(guó)建成核工業(yè)強(qiáng)國(guó)而繼續(xù)奮斗。

2014年3月24日，習(xí)近平主席在參加第三屆世界核安全峰會(huì)時(shí)發(fā)表講話：“和平利用核能事業(yè)，如同普羅米修斯帶到人間的火種，為人類發(fā)展點(diǎn)燃了希望之火，拓展了美好前景。”

2016年4月6日，李克強(qiáng)總理向在北京開幕的第二十屆太平洋地區(qū)核能大會(huì)致賀信：“以核電為主要標(biāo)志的和平利用核能，在保障能源供應(yīng)、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、應(yīng)對(duì)氣候變化、造福國(guó)計(jì)民生等方面發(fā)揮了不可替代的作用”。

2015年6月15日，李克強(qiáng)在視察中核工程公司時(shí)講到：“我們推動(dòng)生態(tài)文明建設(shè)、積極應(yīng)對(duì)氣候變化，需要發(fā)展包括核電在內(nèi)的綠色清潔能源”。

請(qǐng)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(gè)可有可無的行業(yè)，也不是一個(gè)令人敬而遠(yuǎn)之的行業(yè)，更不是一個(gè)避之唯恐不及的行業(yè)。在國(guó)家向全世界做出碳達(dá)峰及碳中和莊嚴(yán)承諾的現(xiàn)在，核能更是一個(gè)需要大力發(fā)展的行業(yè)。

核能產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)菍?duì)環(huán)境影響極小的清潔能源。核電廠本身不排放SO?、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(zhì)對(duì)周圍居民的輻射照射一般都遠(yuǎn)低于當(dāng)?shù)氐淖匀槐镜姿健：穗妼儆诹闾寄茉?，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(yīng)最大的能源之一。

核能的現(xiàn)實(shí)貢獻(xiàn)與潛在貢獻(xiàn)

那么，核能對(duì)于碳減排的貢獻(xiàn)到底如何呢？我們看一下官方數(shù)據(jù)：中國(guó)核能行業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的2020年核電生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示，截至2020年12月31日，我國(guó)大陸地區(qū)運(yùn)行核電機(jī)組共49臺(tái)，額定裝機(jī)容量為5102.716萬千瓦。其中一臺(tái)百萬千瓦機(jī)組8月初并網(wǎng)，另一臺(tái)年底并網(wǎng)。2020年1-12月全國(guó)累計(jì)發(fā)電量為74170.40億千瓦時(shí)，運(yùn)行核電機(jī)組累計(jì)發(fā)電量為3662.43億千瓦時(shí)，占全國(guó)累計(jì)發(fā)電量的4.94%。

與燃煤發(fā)電相比，核能發(fā)電相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)準(zhǔn)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(fā)電量增加為現(xiàn)有的5倍，就可以減排二氧化碳13.5億多噸，核電發(fā)電量增加為現(xiàn)有的10倍，則可減排二氧化碳27億噸之多。中國(guó)當(dāng)前每年排放二氧化碳100多億噸，到2030年碳達(dá)峰時(shí)估計(jì)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(jù)中國(guó)電力發(fā)展促進(jìn)會(huì)核能分會(huì)核能供熱專委會(huì)發(fā)布的核能供暖藍(lán)皮書介紹：一座400MWt池式核能供暖堆與同等規(guī)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(shí)，池式堆的放射性經(jīng)過多層屏蔽和衰減，測(cè)量其周邊的放射性為0.005毫希/人·年，約為同等規(guī)模燃煤裝置的放射性水平的2%左右（以上數(shù)值因煤的品種和產(chǎn)地不同會(huì)有所差別），也低于秦山核電廠周圍居民實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)0.01毫希/人·年；池式堆的環(huán)境效益明顯。

據(jù)專委會(huì)估算，北方地區(qū)城鎮(zhèn)約有400座400MW核能供暖堆的潛在市場(chǎng)，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(guān)?！耙詿岫姟钡臒犭姀S，那么，二氧化碳減排可達(dá)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(diào)節(jié)約相應(yīng)電量生產(chǎn)所需煤炭；如果開放長(zhǎng)江、黃河沿線的內(nèi)陸核電，實(shí)現(xiàn)向周邊城市和工業(yè)用戶熱電聯(lián)供，則可進(jìn)一步減少二氧化碳排放。

國(guó)際能源署發(fā)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(yè)和建筑部門。如果將電力和熱力分配到終端部門之后，則發(fā)現(xiàn)工業(yè)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(fā)展核能的措施，正是通過核能發(fā)電或核能供熱來直接替代燃煤。

需要工藝熱的工業(yè)企業(yè)，以往需要建設(shè)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(yè)集中到工業(yè)園區(qū)，在工業(yè)園區(qū)附近選擇合適的廠址建設(shè)規(guī)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(guó)家發(fā)改委報(bào)告顯示，截至2016年底，全國(guó)企業(yè)自備電廠裝機(jī)容量已經(jīng)超過1.42億千瓦。占全國(guó)電力總裝機(jī)容量的8.6%，其中自備煤電裝機(jī)容量1.15億千瓦，占全部自備裝機(jī)總?cè)萘康?1%。新疆和山東兩省自備電廠規(guī)模名列前茅，規(guī)模約為6000萬千瓦，主要集中在電解鋁、石化、鋼鐵等行業(yè)。其中燃煤自備電廠代表性企業(yè)有山東的魏橋集團(tuán)和信發(fā)集團(tuán)。假設(shè)自備電廠以30萬千瓦為主，一臺(tái)30萬千瓦機(jī)組每小時(shí)發(fā)電耗煤約46.138噸（假設(shè)用標(biāo)準(zhǔn)煤，熱效率80%），1.15億千瓦自備燃煤電廠年耗煤近億噸標(biāo)準(zhǔn)煤（假設(shè)年發(fā)電小時(shí)數(shù)平均為5500小時(shí)）。

產(chǎn)業(yè)鏈溫室氣體排放對(duì)比

有人會(huì)質(zhì)疑整個(gè)核電產(chǎn)業(yè)鏈會(huì)產(chǎn)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(guó)工程院開展了對(duì)不同發(fā)電能源鏈溫室氣體排放研究項(xiàng)目，其主要結(jié)果是：當(dāng)前我國(guó)核燃料循環(huán)前段(包括鈾礦采冶、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、元件制造、核電站)的實(shí)際溫室氣體歸一化排放量為6.2g·CO?/kWh(二氧化碳的排放量為每千瓦時(shí)6.2克)，考慮了核燃料循環(huán)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·CO?/kWh。對(duì)煤電鏈，研究了煤炭生產(chǎn)環(huán)節(jié)、煤炭運(yùn)輸環(huán)節(jié)、燃煤電站建造、運(yùn)行和退役環(huán)節(jié)和電力輸配環(huán)節(jié)4個(gè)生命周期階段中溫室氣體的直接排放和間接排放，其結(jié)果為1072.4g·CO?/kWh。水電鏈在0.81～12.8g·CO?/kWh，風(fēng)電鏈在15.9～18.6g·CO?/kWh，太陽(yáng)能在56.3～89.9g·CO?/kWh之間。從溫室氣體排放來看，核電鏈僅約為煤電鏈的1%。

結(jié)論與呼吁

俗話說“巧婦難為無米之炊”，現(xiàn)在地方政府謀劃經(jīng)濟(jì)發(fā)展，苦于不僅沒有碳排放指標(biāo)，還有“雙降”壓力；熱力公司要滿足居民冬季采暖需求，寄望于工業(yè)余熱利用，余熱規(guī)模不僅趕不上住宅的增速，還要萎縮。核電廠熱電聯(lián)供效果很好，但是核電廠布局在沿海，北方數(shù)量更少，長(zhǎng)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(lǐng)導(dǎo)所說，我們不得不接受核能，實(shí)在是不得已而為之。但是隨著對(duì)核能行業(yè)、尤其是中國(guó)核能行業(yè)的深入了解，就會(huì)變得愈來愈放心，從不得已而為之轉(zhuǎn)變?yōu)榉e極擁抱和主動(dòng)采納。

現(xiàn)在，溫室效應(yīng)成為人類生存面臨的主要矛盾。碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的必須完成，將極大地改變?nèi)藗兊纳罘绞脚c生活習(xí)慣，極大地改變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式和多種產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)方式。在這樣的形勢(shì)下，我們的能源觀念和使用能源的習(xí)慣為什么不能相應(yīng)地改變一下呢？