“碳達(dá)峰、碳中和”背景下核能利用淺析

邢　繼，高　力，霍小東，吳宇翔，董業(yè)旻，羅一博

“碳達(dá)峰、碳中和”背景下核能利用淺析

邢繼，高力*，霍小東，吳宇翔，董業(yè)旻，羅一博

（中國(guó)核電工程有限公司，北京 100840）

在碳達(dá)峰、碳中和（簡(jiǎn)稱“雙碳”）目標(biāo)下，我國(guó)能源體系將加速清潔低碳化轉(zhuǎn)型。與傳統(tǒng)化石能源的高碳排放不同，核能具有全壽期碳排放量小，能量密度高、能抵御極端惡劣自然條件、保障電力供應(yīng)安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)能源體系轉(zhuǎn)型必不可少的能源形式。本文通過梳理分析我國(guó)能源體系的發(fā)展現(xiàn)狀，分析核能在發(fā)電、供熱、海水淡化、制氫等領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇，提出了核能高質(zhì)量發(fā)展需要關(guān)注的問題和建議，為解決如何“積極有序發(fā)展核電”提供思路。

碳達(dá)峰；碳中和；低碳；核能

最近20年，全球變暖、冰川融化、海平面上升、霧霾等一系列極端天氣現(xiàn)象表明溫室效應(yīng)帶來(lái)的氣候變化正嚴(yán)重影響著人類的生存環(huán)境。《巴黎協(xié)定》提出了控制全球溫升的目標(biāo)，長(zhǎng)期目標(biāo)是將全球平均氣溫較前工業(yè)化時(shí)期的上升幅度控制在2 ℃以內(nèi)，優(yōu)化目標(biāo)是將溫度上升幅度限制在1.5 ℃以內(nèi)[1]。

2020年9月22日，習(xí)近平總書記鄭重提出“碳達(dá)峰，碳中和”的戰(zhàn)略愿景目標(biāo)。我國(guó)此后發(fā)布了一系列新舉措，努力促進(jìn)“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，彰顯大國(guó)擔(dān)當(dāng)。近期發(fā)布的《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出了“碳達(dá)峰十大行動(dòng)”并明確了2025年的具體減排目標(biāo)。

能源是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，也是碳排放的最主要來(lái)源，在保障能源安全的前提下，加快構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源體系至關(guān)重要[2]。核能具有全壽期碳排放量小、能量密度高、能抵御極端惡劣自然條件、保障電力供應(yīng)安全穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，是我國(guó)能源體系轉(zhuǎn)型必不可少的能源形式。在“雙碳”目標(biāo)下，核能與其他可再生能源協(xié)調(diào)發(fā)展，在發(fā)電、供汽、供熱、海水淡化、制氫等領(lǐng)域?qū)⒂懈喟l(fā)展機(jī)遇[3]。

2　能源發(fā)展趨勢(shì)

2020年12月，習(xí)近平總書記在氣候雄心峰會(huì)上進(jìn)一步宣布，“到2030年，中國(guó)單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%左右，森林蓄積量將比2005年增加60億m3，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量將達(dá)到12億kW以上。”《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》進(jìn)一步補(bǔ)充，“到2025年，非化石能源消費(fèi)比重達(dá)到20%左右，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能源消耗比2020年下降13.5%，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2020年下降18%?！?/p>

國(guó)際可再生能源署（IRENA）預(yù)計(jì)2050年全球電力消費(fèi)中約有86%的電力來(lái)自非化石能源（可再生能源和核能）。截至2020年底，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)總規(guī)模達(dá)到9.3億kW，占總裝機(jī)的比重達(dá)到42.4%，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重達(dá)15.9%。為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，中國(guó)能源結(jié)構(gòu)將經(jīng)歷快速調(diào)整，碳排放“達(dá)峰”后逐步加速下降，非化石能源占比將不斷提升，化石能源低碳化趨勢(shì)將持續(xù)加強(qiáng)，這意味著清潔低碳能源進(jìn)入快速發(fā)展機(jī)遇期[4,5]。

“雙碳”目標(biāo)的提出，為核電發(fā)展創(chuàng)造了新的政策機(jī)遇期。英國(guó)國(guó)家核實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的《英國(guó)能源系統(tǒng)建模報(bào)告》指出“從發(fā)電角度，將核能排除在能源組合之外會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)容量大幅增加，造成發(fā)電與輸電成本的上升”。英國(guó)政府發(fā)布的能源白皮書《為零碳未來(lái)提供動(dòng)力》指出“2050年低成本、低排放的電力系統(tǒng)將需要額外核能”。日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省2020年發(fā)布的《綠色增長(zhǎng)戰(zhàn)略》具體提出了14個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標(biāo)和重點(diǎn)任務(wù)，核能產(chǎn)業(yè)是其中之一。我國(guó)2021年《政府工作報(bào)告》中明確提出“在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電”，這是近十年來(lái)首次用“積極”一詞來(lái)表述核電?！吨泄仓醒雵?guó)務(wù)院關(guān)于準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作意見》中，再次提及“積極安全有序發(fā)展核電”和“積極穩(wěn)妥推進(jìn)核電余熱供暖”。2021年10月26日，國(guó)務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》，將“積極有序發(fā)展核電”列入能源綠色低碳轉(zhuǎn)型行動(dòng)的重點(diǎn)任務(wù)。

3　核能發(fā)電

核電作為“零碳”能源體系的基荷電源，技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定，是目前唯一可以大規(guī)模替代煤炭為電網(wǎng)提供全天候穩(wěn)定可靠電力的電源。

根據(jù)中國(guó)能源大數(shù)據(jù)報(bào)告，2020年全國(guó)6 000 kW及以上電廠發(fā)電設(shè)備累計(jì)平均利用小時(shí)數(shù)為3 758小時(shí)，其中核電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)7 453小時(shí)，約為平均利用小時(shí)數(shù)的2倍且同比提高了59小時(shí)，如表1所示。當(dāng)前的基荷能源火電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)為4 216小時(shí)，比核電少3 237小時(shí)?？梢钥闯?，核電作為可大規(guī)模替代火電的基荷電源，在可利用小時(shí)數(shù)上優(yōu)勢(shì)十分明顯，凸顯了核電不易受自然條件影響、穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)。

表1　2012—2020年發(fā)電設(shè)備利用小時(shí)數(shù)

根據(jù)2021年4月《中法核能報(bào)告（二期）核能與環(huán)境》，以二代改進(jìn)型百萬(wàn)kW級(jí)壓水堆機(jī)組測(cè)算，我國(guó)核電全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期溫室氣體排放量為11.9 g CO2,eq/（kW·h）。不考慮核燃料循環(huán)后段（乏燃料后處理與廢物處置），則為6.2 g CO2,eq/（kW·h）。如圖1所示，核能是全生命周期碳排放最小的發(fā)電技術(shù)之一，其排放水平與風(fēng)電相當(dāng)，比光伏低很多。

圖1　不同電力技術(shù)全壽期碳排放當(dāng)量

國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織（OECD）與國(guó)際能源署研究指出能源供應(yīng)成本包括電廠成本、電網(wǎng)系統(tǒng)成本與外部成本。盡管核電廠的初期投入巨大，建設(shè)成本與電網(wǎng)輸配電成本較高，但考慮到燃料成本較低，且新型核電廠的設(shè)計(jì)壽命達(dá)到60年（具備延壽能力），可以有效展平成本，相比其他能源發(fā)電方式，核電具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性。同時(shí)應(yīng)該注意的是，隨著全球大氣碳濃度的上升與碳中和目標(biāo)的臨近，碳匯、碳稅、綠證等碳排放成本將持續(xù)上升[6]，高碳能源的環(huán)境成本將顯著增加，從而進(jìn)一步利好于低碳的核電發(fā)展。

我國(guó)核能利用以發(fā)電為主，截至2021年10月底，我國(guó)在運(yùn)核電機(jī)組總數(shù)51臺(tái)，總裝機(jī)容量為5 327.5萬(wàn)kW；在建核電機(jī)組20臺(tái)，裝機(jī)容量2 269萬(wàn)kW，在運(yùn)、在建機(jī)組數(shù)量分別居世界第三和第一。2019年全球核能發(fā)電量占比約10.4%，在非化石能源中發(fā)電量占比約27.8%，在經(jīng)濟(jì)總量排名靠前國(guó)家中，發(fā)達(dá)國(guó)家核能占一次能源消費(fèi)比例多年保持在4%～9%，而2019年中國(guó)核能一次能源消費(fèi)占比僅約 2%，發(fā)電量占比約4.7%，發(fā)電量在非化石能源中占比約14%，均遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家和世界平均水平，未來(lái)發(fā)展空間很大。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)對(duì)未來(lái)核能發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)（見圖2），給出了2030和2060年核電規(guī)模預(yù)測(cè)：預(yù)計(jì)2030年，我國(guó)核電裝機(jī)容量1.2億kW左右，占總發(fā)電量的8%左右；2060年，我國(guó)核電裝機(jī)容量4億～5億kW，占總發(fā)電量的20%左右。按典型三代自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)“華龍一號(hào)”單臺(tái)功率為120萬(wàn)kW，核電建設(shè)周期為5年考慮，2021—2025年每年開工建設(shè)7～8臺(tái)、2026—2045每年開工10～12臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)三代壓水堆機(jī)組為較為現(xiàn)實(shí)的目標(biāo)，以中國(guó)現(xiàn)有能力完全可以實(shí)現(xiàn)。

圖2　國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)對(duì)核能發(fā)展規(guī)模預(yù)測(cè)

在構(gòu)建以新能源為主體的電力系統(tǒng)中，我國(guó)能源體系面臨著發(fā)電量不穩(wěn)定、新能源消納不足、低碳基荷能源欠缺等問題[7]。核電作為清潔低碳基荷能源，對(duì)于支撐電網(wǎng)消納高比例新能源的作用凸顯，核電與新能源、儲(chǔ)能等協(xié)同發(fā)展的局面將加快形成，對(duì)于“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要[8]。

4　核能多用途利用

在世界范圍內(nèi)，將核能用于電力生產(chǎn)以外的領(lǐng)域正呈現(xiàn)前所未有的勢(shì)頭，核能的非電力應(yīng)用潛力巨大。根據(jù)國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）發(fā)布的《2021年核技術(shù)評(píng)論》，截至2020年12月31日，全球共有442臺(tái)運(yùn)行機(jī)組，僅64臺(tái)在運(yùn)核電機(jī)組產(chǎn)生熱量以支持核能的非電力應(yīng)用。其中，8臺(tái)支持海水淡化，56臺(tái)支持區(qū)域供熱和工藝過程熱應(yīng)用。

可以預(yù)期的是，隨著“雙碳”戰(zhàn)略的推進(jìn)和核能技術(shù)的不斷發(fā)展，“核電+”將成為一種核能應(yīng)用的新發(fā)展模式。核能將不僅僅扮演提供電力的角色，在核能制氫、區(qū)域供熱、海水淡化等多種非電綜合利用[9,10]領(lǐng)域都將發(fā)揮功能，從而更有效的保障我國(guó)能源體系的穩(wěn)定、安全與高效。

4.1　供熱

核能供熱在國(guó)際上已有不少先例，目前全球約有56座商用反應(yīng)堆發(fā)電的同時(shí)，產(chǎn)生熱水或蒸汽用于區(qū)域供熱，主要分布于東歐。這些項(xiàng)目合計(jì)超過1 000堆年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證了核能供熱的安全性與可靠性。

國(guó)家發(fā)改委、國(guó)家能源局等10部委于2017年聯(lián)合印發(fā)的《北方地區(qū)冬季清潔取暖規(guī)劃（2017—2021）》指出：“加強(qiáng)清潔供暖科技創(chuàng)新，研究探索核能供暖，推動(dòng)現(xiàn)役核電機(jī)組向周邊供暖，安全發(fā)展低溫泳池堆供暖示范”。

繼山東海陽(yáng)核電建成投運(yùn)國(guó)內(nèi)首個(gè)核能商業(yè)供熱項(xiàng)目后，以秦山核電廠為依托的海鹽縣核能供暖節(jié)能工程示范項(xiàng)目目前也正在推進(jìn)建設(shè)。此外，黑龍江、吉林、遼寧等地小型模塊化供熱堆、大型熱電聯(lián)產(chǎn)核電項(xiàng)目也在開展項(xiàng)目前期工作。中核集團(tuán)的“燕龍”池式供熱堆已落地吉林省遼源市。

大型電站供暖方面，其供熱原理是從核電機(jī)組二回路抽取蒸汽作為熱源，通過廠內(nèi)換熱首站、廠外供熱企業(yè)換熱站進(jìn)行多級(jí)換熱，經(jīng)市政供熱管網(wǎng)將熱量傳遞至最終用戶。多級(jí)換熱過程中沒有介質(zhì)交換，因此不存在放射性物質(zhì)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于中核集團(tuán)的“燕龍”池式反應(yīng)堆，反應(yīng)堆熱容量大，即使不采取任何余熱冷卻手段，池水可確保堆芯不會(huì)裸露。嚴(yán)重事故下，反應(yīng)堆可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停堆，即使無(wú)任何干預(yù)，也可實(shí)現(xiàn)26天堆芯不熔毀。核能供熱的安全性有充分的保證。

當(dāng)前中國(guó)北方地區(qū)城鄉(xiāng)供熱面積總計(jì)約200億m2，假設(shè)2030年、2060年分別有8%、20%供熱需求由核能提供，按照供熱量50 W/m2測(cè)算，分別相當(dāng)于0.8億kW和2億kW供熱功率。核能區(qū)域供熱的發(fā)展前景將會(huì)十分廣闊。

關(guān)于工業(yè)蒸汽的供應(yīng)，在現(xiàn)有技術(shù)水平、產(chǎn)業(yè)布局與監(jiān)管框架下，蒸汽傳輸路線較長(zhǎng)，熱量損失較大，經(jīng)濟(jì)性方面不具備優(yōu)勢(shì)。我國(guó)高溫堆技術(shù)示范效果良好，與壓水堆相比，其最大的特點(diǎn)在于可提供高溫工藝蒸汽。在“雙碳”背景下，若天然氣價(jià)格上漲，來(lái)源于天然氣的工業(yè)蒸汽價(jià)格也將被動(dòng)上漲，而高溫堆的成本構(gòu)成中，核燃料成本占比較低，對(duì)于原材料成本價(jià)格不敏感，高溫堆供應(yīng)高溫工藝蒸汽的經(jīng)濟(jì)性將得到凸顯，有望在工業(yè)蒸汽方面得到發(fā)展與應(yīng)用。

4.2　海水淡化

我國(guó)是一個(gè)干旱缺水嚴(yán)重的國(guó)家，人均淡水資源量?jī)H為世界平均水平的1/4，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)貧水國(guó)之一。我國(guó)海水資源量巨大，成本低廉，將海水淡化使用是實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用，保障沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重大舉措，極具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

世界上海水淡化的方法主要有多級(jí)閃蒸、多效蒸發(fā)和反滲透膜等工藝，前兩種是耗熱工藝，后一種是耗電工藝，無(wú)論采用哪種工藝都需要能源供應(yīng)。目前大多數(shù)海水淡化均使用化石燃料，產(chǎn)生大量碳排放，環(huán)境效果較差。利用核能進(jìn)行海水淡化將一舉多得：首先核能可為海水淡化提供大量的廉價(jià)能源，可降低海水淡化的成本；其次利用核能可緩解能源供求矛盾，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)；同時(shí)利用核能可解決大量燃燒化石燃料造成的環(huán)境污染問題；減少海水排放所產(chǎn)生的余熱浪費(fèi)和熱污染問題。20世紀(jì)90年代以來(lái)，核能應(yīng)用于海水淡化技術(shù)得到了國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)和世界許多國(guó)家的廣泛重視。

利用核能進(jìn)行海水淡化主要是以大型核電機(jī)組或低溫供熱堆與海水淡化廠耦合的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依托濱海核電機(jī)組建設(shè)海水淡化廠是目前比較成熟的方案，紅沿河、寧德、三門、海陽(yáng)等多座核電廠已采用。以紅沿河核電廠為例，2016年紅沿河核電廠海水淡化系統(tǒng)投運(yùn)，是我國(guó)核電機(jī)組中首個(gè)海水淡化系統(tǒng)，正常情況下產(chǎn)水規(guī)模為1.3萬(wàn)t/天。低溫供熱堆僅提供蒸汽，不產(chǎn)生電力，具有投資少、靈活機(jī)動(dòng)、建設(shè)周期短等優(yōu)勢(shì)，適合與多效蒸發(fā)和多級(jí)閃蒸工藝相耦合。此外，低溫供熱堆功率規(guī)模較小、系統(tǒng)簡(jiǎn)單，適用于一些淡水短缺的發(fā)展中國(guó)家，海外市場(chǎng)空間較為廣闊。小型堆、浮動(dòng)堆海水淡化的相關(guān)技術(shù)正在研究中。

根據(jù)中國(guó)水利部數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)，2030年中國(guó)人均水資源量?jī)H有1 750 m3，用水總量為7 000億～8 000億m3。假設(shè)2030、2060年中國(guó)需水量分別增加1 300億和2 300億m3，核能海水淡化占比分別為8%、20%，按能耗4 kWh/m3測(cè)算，即2030、2060年新增核能淡化能力分別為104億和460億m3，相當(dāng)于540萬(wàn)kW和2 360萬(wàn)kW核電裝機(jī)。

4.3　制氫

氫能是推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用和支撐可再生能源大規(guī)模發(fā)展的理想工具，也是實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸、工業(yè)和建筑等領(lǐng)域大規(guī)模深度脫碳的最佳選擇。在“雙碳”目標(biāo)下，低碳制氫受到越來(lái)越多的重視。美國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等多個(gè)國(guó)家已制定并實(shí)施了氫能發(fā)展規(guī)劃，核能制氫是其中著重考慮的方向之一。

2019年，我國(guó)煤、天然氣制氫占比達(dá)77.4%。目前，我國(guó)氫氣生產(chǎn)仍主要以石化原料制取的灰氫為主，不能滿足氫氣制備無(wú)碳排放的需求。核能制氫可實(shí)現(xiàn)氫的大規(guī)模、持續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)，且不產(chǎn)生溫室氣體，可以滿足化工、鋼鐵等行業(yè)的龐大用氫需求。

核能制氫主要有傳統(tǒng)電解水制氫、高溫蒸汽電解制氫和硫碘循環(huán)工藝制氫3類。電解水制氫是利用核能發(fā)電進(jìn)行的，目前這一路線的制氫效率僅有30%左右，并不適用于規(guī)?；茪?。硫碘循環(huán)工藝制氫由于需要硫酸、氫碘酸、碘以及這些物料的混合物參與，對(duì)材料抗腐蝕性能要求很高，考慮到材料耐久性問題，仍需相當(dāng)時(shí)間的技術(shù)積累，目前無(wú)法商業(yè)化。通過固體氧化物電解池進(jìn)行高溫蒸汽電解制氫或通過生物質(zhì)高溫制氫，比普通電解耗能更少、效率更高，但需要600 ℃的高溫環(huán)境，高溫氣冷堆可以提供相應(yīng)蒸汽，具有廣闊的發(fā)展前景。高溫氣冷堆是我國(guó)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有第四代核能特征的先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)，具有安全性好、堆芯出口溫度高等特點(diǎn)，被認(rèn)為是目前最適合核能制氫的堆型。我國(guó)高溫氣冷堆制氫技術(shù)已有較好的研發(fā)基礎(chǔ)，具備開展中試的技術(shù)條件，支持熱化學(xué)循環(huán)和耦合生物質(zhì)同時(shí)，制氫效率超過45%，與高溫堆熱匹配性好且成本較低，適合大規(guī)模制氫。

根據(jù)中國(guó)氫能聯(lián)盟的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2030年氫氣需求將達(dá)到3 500萬(wàn)噸，2060年將達(dá)到1.3億t左右。保守假設(shè)2030年、2060年分別有8%、20%制氫產(chǎn)能由核能提供，按照某核能制氫示范裝置效率計(jì)算，相當(dāng)于分別約1 500萬(wàn)kW和13 870萬(wàn)kW熱功率。

綜合上述分析，結(jié)合“雙碳”目標(biāo)及目前我國(guó)核能綜合利用領(lǐng)域的現(xiàn)狀和相關(guān)規(guī)劃、政策，本文梳理出核能綜合利用領(lǐng)域具有發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用方向，并給出規(guī)模預(yù)測(cè)，如表2所示。

表2　核能綜合利用規(guī)模預(yù)測(cè)

5　核能高質(zhì)量發(fā)展需要關(guān)注的問題和建議

5.1　核能在新型能源體系中的定位問題

“雙碳”背景下，能源系統(tǒng)清潔低碳轉(zhuǎn)型過程中，各類能源形式的地位和作用都將發(fā)生變化。我國(guó)能源稟賦和用能負(fù)荷不均衡，風(fēng)電、光伏等能源形式的波動(dòng)性和間歇性可能無(wú)法支撐超巨大體量的電力供應(yīng)。

核能一方面要持續(xù)積極有序發(fā)展，提高裝機(jī)容量和裝機(jī)占比，替代高碳排放的化石能源承擔(dān)基荷角色；另一方面要積極創(chuàng)新突破，與風(fēng)、光、儲(chǔ)能等互補(bǔ)協(xié)同、互通融合，推進(jìn)核能的智慧化、靈活化發(fā)展，通過“超、大、中、小、微”不同容量的裝機(jī)配合，“海、陸、空、天”多重空間布局，開拓供熱、海水淡化、制氫等核能綜合利用市場(chǎng)，確立核能在碳中和能源體系中的重要位置。

5.2　安全和公眾接受性問題

核安全是核能行業(yè)的生命線。隨著中國(guó)發(fā)展進(jìn)入新時(shí)代，黨和國(guó)家對(duì)確保核安全的要求更嚴(yán)、標(biāo)準(zhǔn)更高，人民群眾對(duì)核安全的關(guān)注更多、期待更高，核安全這個(gè)基礎(chǔ)問題必須得到徹底的貫徹與切實(shí)的保障。

福島核事故后，世界各國(guó)汲取事故教訓(xùn)，新建核電廠的安全性能持續(xù)提升，三代核電已從設(shè)計(jì)上可消除大量放射性物質(zhì)釋放的可能性。因此，要加大對(duì)核能技術(shù)安全性的科普，消除公眾對(duì)核電的陌生感和恐懼感，在公眾核安全宣傳、輿論導(dǎo)向、核能接受性的環(huán)節(jié)下大力氣開展工作，提升公眾對(duì)核能的認(rèn)可和接受度。

5.3　核燃料循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈配套問題

核燃料循環(huán)在核能發(fā)展中占據(jù)重要地位，主要分為三個(gè)階段：核燃料循環(huán)前段（核燃料進(jìn)入反應(yīng)堆前的工藝過程）、核燃料元件在反應(yīng)堆中使用及核燃料循環(huán)后段（主要包括乏燃料后處理、放射性廢物管理等）。按照目前我國(guó)核電發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)的要求，天然鈾需求量大，國(guó)內(nèi)產(chǎn)能低，對(duì)外依存度較高，急需建立鈾產(chǎn)品和資源儲(chǔ)備體系；新型設(shè)計(jì)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)正在涌現(xiàn)，如何確保新型反應(yīng)堆所需的新型燃料是需要進(jìn)一步研究和思考的內(nèi)容；核燃料循環(huán)后段存在與核電發(fā)展規(guī)模不相適應(yīng)，尤其是乏燃料后處理、退役和高放廢物地質(zhì)處置等方面不能協(xié)調(diào)發(fā)展、步調(diào)一致。

建議建立穩(wěn)定的天然鈾保障供應(yīng)體系，形成國(guó)家儲(chǔ)備、企業(yè)集團(tuán)儲(chǔ)備和核電企業(yè)儲(chǔ)備互相銜接、互為支撐的流通使用機(jī)制；建立國(guó)內(nèi)鈾資源開發(fā)、海外鈾資源開發(fā)、國(guó)際鈾產(chǎn)品貿(mào)易開發(fā)的鈾資源開發(fā)保障體系。積極部署ATF等先進(jìn)燃料和材料技術(shù)研發(fā)工作，早日引領(lǐng)國(guó)際先進(jìn)核燃料和材料發(fā)展。大力推進(jìn)后處理能力建設(shè)與放射性廢物管理工作，一體化統(tǒng)籌規(guī)劃乏燃料后處理與再循環(huán)，掌握示范快堆MOX燃料元件生產(chǎn)線設(shè)計(jì)技術(shù)，突破大型后處理廠技術(shù)、先進(jìn)后處理技術(shù)和干法后處理技術(shù)。

5.4　核能經(jīng)濟(jì)性問題

據(jù)國(guó)際可再生能源際署統(tǒng)計(jì)，2010年以來(lái)，光伏、光熱、電池儲(chǔ)能、陸上風(fēng)電和海上風(fēng)電等新能源技術(shù)成本分別下降82%、47%、71%、38%和29%。目前我國(guó)地面光伏電站和平緩地帶風(fēng)電場(chǎng)，已普遍可接受0.30～0.40元/（kW·h）的上網(wǎng)電價(jià)，而且成本仍在大幅下降。當(dāng)然上網(wǎng)標(biāo)桿電價(jià)不等于真實(shí)成本，還要考慮國(guó)家補(bǔ)貼等各方面因素在內(nèi)，但是風(fēng)電和光伏成本下降速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于核電是不爭(zhēng)的事實(shí)。三代核電在安全性要求持續(xù)提高、新建項(xiàng)目成本不斷攀升的背景下，核能的非電多用途利用同樣涉及經(jīng)濟(jì)性問題，提升核能經(jīng)濟(jì)性迫在眉睫。

建議進(jìn)一步扶植培育整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，營(yíng)造良好的市場(chǎng)環(huán)境，不斷開拓創(chuàng)新，牢牢掌握核心技術(shù)，貫徹“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”新發(fā)展理念，讓核能成為經(jīng)濟(jì)上有優(yōu)勢(shì)、對(duì)社會(huì)有助益、發(fā)展成果可共享的綠色產(chǎn)業(yè)，在全球新一輪核能發(fā)展中占據(jù)主動(dòng)地位。

5.5　內(nèi)陸核電與廠址儲(chǔ)備問題

根據(jù)前述報(bào)告對(duì)于未來(lái)我國(guó)核電裝機(jī)量的預(yù)測(cè)，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)目標(biāo)并保持核電發(fā)展節(jié)奏的穩(wěn)定，預(yù)計(jì)每年新開工建設(shè)機(jī)組數(shù)量在“十四五”期間將達(dá)到7～8臺(tái)，每年新開工數(shù)量在“十五五”往后還有增加的可能，預(yù)計(jì)到2050年將新增超200臺(tái)核電機(jī)組。經(jīng)歷了30多年的開發(fā)利用，沿海廠址已經(jīng)開發(fā)相對(duì)比較完全，預(yù)計(jì)到2035年沿海廠址實(shí)際發(fā)開利用完畢，而廣闊的內(nèi)陸廠址卻遲遲沒有得到實(shí)質(zhì)性利用。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看沿海廠址已不足以支撐滿足我國(guó)核電發(fā)展，建議加強(qiáng)對(duì)已經(jīng)完成前期工作內(nèi)陸廠址的保護(hù)，積極推進(jìn)廣闊的內(nèi)陸廠址開發(fā)。

世界上其他國(guó)家的核電廠在內(nèi)陸沿海都是同步建設(shè)的，包括我國(guó)在巴基斯坦內(nèi)陸恰希瑪建成投運(yùn)的4臺(tái)30萬(wàn)kW核電機(jī)組。因此，在我國(guó)內(nèi)陸除規(guī)劃建設(shè)小堆、高溫氣冷堆外，也要推進(jìn)大型壓水堆的落地。建議加快開展內(nèi)陸壓水堆核電的型號(hào)技術(shù)研究，聚焦進(jìn)一步提升核電的環(huán)境友好性，提升正常與事故情況下的核與輻射安全水平，如采用新技術(shù)實(shí)現(xiàn)“近零排放”、不依賴江河水源、簡(jiǎn)化甚至取消場(chǎng)外應(yīng)急、減少放射性廢產(chǎn)量等，為更好推動(dòng)內(nèi)陸核電發(fā)展創(chuàng)造條件。

此外，核電廠在火電廠址復(fù)用方面有著較為廣闊的市場(chǎng)前景。目前我國(guó)30萬(wàn)kW及以下火電機(jī)組裝機(jī)容量約占40.51%，“雙碳”戰(zhàn)略下，關(guān)停已是大勢(shì)所趨。高溫氣冷堆等核電堆型在主蒸汽參數(shù)方面與常規(guī)火電超高壓機(jī)組參數(shù)基本相當(dāng)，可同時(shí)承接火電廠退役后電用戶、熱用戶，直接和原有管網(wǎng)系統(tǒng)、原有出線走廊對(duì)接，無(wú)需新建電力和蒸汽輸出設(shè)施。經(jīng)評(píng)估和少量改造后，火電廠現(xiàn)有配套設(shè)施可直接用于核電廠，降低項(xiàng)目建造和運(yùn)營(yíng)成本。

6　小結(jié)

“雙碳”背景下，我國(guó)能源體系將向著多元化、清潔化的方向發(fā)展。結(jié)合中國(guó)能源體系現(xiàn)狀和核能的技術(shù)特點(diǎn)與發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)發(fā)展中實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的需求進(jìn)行分析，可以看出核能在發(fā)電、供熱、海水淡化、制氫等方面有著廣闊的發(fā)展前景。同時(shí)，核能行業(yè)在戰(zhàn)略定位、安全性與公眾接受、經(jīng)濟(jì)性、內(nèi)陸核電與廠址儲(chǔ)備等方面仍存在問題，需要國(guó)家和行業(yè)共同努力加以解決。

［1］ 翟桂英，等．碳達(dá)峰與碳中和國(guó)際經(jīng)驗(yàn)研究［M］．北京：中國(guó)環(huán)境出版集團(tuán)，2021，1-18.

［2］ 黃志凌．深刻理解碳達(dá)峰、碳中和背景下的能源行業(yè)趨勢(shì)［N］．中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)，2021-11-05（3）．

［3］ 王海洋，榮?。歼_(dá)峰、碳中和目標(biāo)下中國(guó)核能發(fā)展路徑分析［J］．中國(guó)電力，2021，54（06）：86-94.

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［5］ 田豐，王文琪，包存寬．以降碳為目標(biāo)的逆向戰(zhàn)略環(huán)境評(píng)價(jià)：理念與模式［J］．環(huán)境保護(hù)，2021，49（12）：22-27.

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［7］ 唐偉．“碳中和”背景下“十四五”能源電力發(fā)展趨勢(shì)分析［J］．油氣與新能源，2021，33（02）：13-17.

［8］ 郭天超，孫善星，張文娟．“碳中和”目標(biāo)下核能積極有序發(fā)展策略研究［J］．中國(guó)能源，2021，43（05）：44-50.

［9］ 田力．碳中和視角下的核能貢獻(xiàn)［J］．能源，2021，148（05）：30-33.

［10］黃志軍．核能與綠色發(fā)展探析［J］．資源信息與工程，2020，35（02）：118-122.

Analysis of Nuclear Energy Utilization under the Background of “Carbon Peaking and Carbon Neutrality”

XING Ji，GAO Li*，HUO Xiaodong，WU Yuxiang，DONG Yemin，LUO Yibo

（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100840，China）

Under the goal of carbon peaking and carbon neutrality，China’s energy system will speed up the transformation towards clean and low-carbon. Different from the high carbon emission of traditional fossil fuels，nuclear energy has advantages like low carbon emission，high energy density，resistance of extreme natural conditions and guarantee of safe and stable electricity，etc. It’s an essential part of China’s energy system transformation. By reviewing and summarizing the current situation of China’s energy system，this paper analyzes the developing opportunities of nuclear energy in the area of electricity generation，heating，desalination，hydrogen production，etc. It puts forwards problems need to be paid attention and suggestions on the high quality development of nuclear energy，and provides an idea for developing nuclear energy in a positive and orderly way”.

Carbon peaking；Carbon neutrality；Low carbon；Nuclear energy

TK01

A

0258-0918（2022）01-0010-08

2021-12-15

邢繼（1964—），男，河北青縣人，碩士，研究員級(jí)高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事核電研發(fā)方面研究

高力，E-mail：gaoli@cnpe.cc