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浙江省核能供熱技術(shù)與應用研究
一、浙江省核能供熱的必要性
(一)能源消費需求穩(wěn)步增長與能源“雙控”矛盾突出
根據(jù)《浙江省能源發(fā)展“十四五”規(guī)劃》,預計從2020年到2025年,浙江省能源消費總量年均增長4.36%,全社會用電量年均增長5.36%。受“雙控”和“減煤”工作要求影響,2022年浙江省內(nèi)多地出現(xiàn)用電緊張,最高用電負荷超過1.02億千瓦,能源消費增長與能源“雙控”的矛盾突出。能源消費與經(jīng)濟發(fā)展息息相關(guān),為避免經(jīng)濟發(fā)展受到阻礙,亟需挖掘省內(nèi)“零碳”能源潛力以滿足供能需求。
(二)工業(yè)供熱需求旺盛,目前熱源以化石能源為主
2022年,工業(yè)用能占浙江省全社會能源消費總量的70%左右,其中規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)熱力消費7.0億吉焦,占工業(yè)用能的11.6%,與交通運輸和郵電通信業(yè)能源消費總量相當,且供熱熱源以煤、天然氣、石油等化石能源為主。若所需熱能全部由核能供熱替代,可減少能源消費2407萬噸標準煤、減少二氧化碳排放6307萬噸。
(三)浙江省夏熱冬冷,冬季體感溫度達集中供暖要求
浙江省地處夏熱冬冷區(qū)域,冬季濕冷,體感溫度平均4.2攝氏度,根據(jù)《民用建筑供暖通風與空氣調(diào)節(jié)設計規(guī)范》(GB50736-2012)相關(guān)規(guī)定,宜采用集中供暖。但限于熱源、經(jīng)濟性、建筑設計、基礎設施等因素一直未能大范圍推廣。隨著浙江省“共同富裕示范區(qū)”與“未來社區(qū)”建設的推進,集中供暖作為引領未來生活方式革新的民生工程,有望逐漸普及。
(四)核能或是浙江省一次能源匱乏情況下最優(yōu)的低碳熱源
根據(jù)中科院情報研究中心數(shù)據(jù),供熱和制冷占能源相關(guān)碳排放量的40%。為實現(xiàn)碳達峰碳中和目標,化石能源的使用必將收緊,可再生能源受浙江省資源稟賦限制,發(fā)展空間有限。核能能量密度高,一次裝料可穩(wěn)定運行18個月,年利用小時數(shù)高達8000小時,幾乎不受外界資源、環(huán)境的影響或制約,不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、煙塵等污染物,放射性物質(zhì)約為相同規(guī)模燃煤鍋爐的三分之一,作為唯一能夠提供可調(diào)度基荷電力的清潔能源,將是浙江省供能的重要選擇。小型反應堆選址靈活,可貼近城市居民區(qū)建設,能夠滿足高、中、低壓段工業(yè)用戶、居民供暖的不同需求,是國際核能發(fā)展的趨勢,國內(nèi)自主研發(fā)、技術(shù)較為成熟的堆型包括“燕龍”DHR-400池式低溫供熱堆、NHR200-Ⅱ殼式低溫供熱堆、“玲瓏一號”ACP100、高溫氣冷堆等。
二、浙江省核能產(chǎn)業(yè)基礎
(一)浙江省是核電大省,核能相關(guān)產(chǎn)業(yè)具有較強的市場競爭力
核電作為浙江省中長期主力電源,2022年總裝機容量(912.6萬千瓦)與年發(fā)電量(730.51億千瓦時)均位居全國第三。2021年12月3日,我國南方地區(qū)首個核能供熱項目——浙江海鹽核能供熱示范工程(一期)在浙江海鹽正式投運。一期投運后,供暖面積達46萬平方米,約3900戶浙江省海鹽縣居民用上了核能供暖,開啟了南方核能供熱的先河,示范工程全部建成后每年可節(jié)約電能消耗1.96億千瓦時;相對于燃煤火電機組每年可減少燃用標準煤約2.46萬噸,相應地每年減排二氧化硫1817噸、氮氧化物908噸、二氧化碳5.9萬噸,環(huán)保效益凸顯。
相關(guān)產(chǎn)業(yè)方面,在制造業(yè)、裝備、建設、技術(shù)服務等領域積累了雄厚的技術(shù)實力,尤其是在泵、閥門、風機、壓力容器、儀表等方面具有較強的市場競爭力。
(二)核電積極有序發(fā)展,將為浙江省相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與壯大提供空間
2022年,我國核能發(fā)電量占全國累計發(fā)電量的4.98%,一般的發(fā)達國家該比例超過20%,仍有較大差距。我國核電建設將有望按照每年6至8臺機組穩(wěn)步推進(2022年1月—2023年10月共計核準16臺),每年將帶動千億級產(chǎn)業(yè)投資,市場潛力巨大。這將為浙江省核電相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大、高端制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展提供廣闊空間,也為浙江省開展核能供熱工作提供重要支撐。
三、核能供熱推廣存在阻礙
(一)受到“鄰避效應”限制
小型核反應堆安全性高,能夠貼近需求側(cè)建設,避免大規(guī)模管道的敷設。根據(jù)浙江省內(nèi)隨機抽樣調(diào)研結(jié)果,民眾對于核能了解不足,能夠接受遠距離的核能供熱,但對貼近社區(qū)的近距離核能供熱仍存有顧慮?!班彵苄被蚴呛四芄嵬茝V的最大障礙。
(二)核能供熱初期投資高、項目周期長
與傳統(tǒng)化石能源供熱相比,核能供熱初期投資高。目前,核能供熱項目的預估投資回收期約為15年,高于燃煤供熱的8~10年,略低于燃氣供熱的15~20年。另一方面,核能項目的選址、系統(tǒng)設計、獲得國家監(jiān)管部門批準等前期工作一般需要5~10年;建設周期通常為5年,且普遍存在首堆拖期問題。較長的投資回收期與項目周期令不少投資者望而卻步。
(三)地方企業(yè)暫無緣競逐核電牌照
截至目前,各方信息顯示,華能已獲得核電牌照,成為繼中核、中廣核、國家電投之后第四家具備核電運營資質(zhì)的發(fā)電企業(yè),標志著傳統(tǒng)能源央企入局核能產(chǎn)業(yè)。但《核電管理條例(送審稿)》明確規(guī)定核電項目“控股股東或者實際控制人應當是國務院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理機構(gòu)履行出資人職責的企業(yè)”,地方企業(yè)暫無緣競逐核電牌照。
四、促進浙江省開展核能供熱工作的建議
核能供熱是實現(xiàn)工業(yè)用熱與居民集中供暖低碳、經(jīng)濟替代的重要途徑,是落實浙江省“共同富裕示范區(qū)”、“清潔能源示范省”建設的重要抓手,有助于浙江省碳達峰碳中和目標的順利實現(xiàn)。圍繞浙江省開展核能供熱相關(guān)工作,提出以下建議:
(一)強化核能科普宣傳,不斷夯實民意基礎
啟動核科普公眾開放日活動,構(gòu)建可持續(xù)溝通體系。借助科普宣傳將核電全景展現(xiàn)在眾人面前,提升公眾關(guān)注核電的積極性,增強參與者及帶動其他群體了解核電的能動性。同時,用創(chuàng)新的方式建立核電與公眾之間的積極情感聯(lián)系。借助“互聯(lián)網(wǎng)+”,利用新媒體,不斷創(chuàng)新方式和手段,讓核電科普宣傳工作更具趣味性、接地氣,更容易被公眾接受。
(二)分步推進核能供熱建設,示范先行
優(yōu)先考慮利用已建成的核電基地,參照海陽核能供熱項目經(jīng)驗,推動向周邊區(qū)域集中供熱示范項目落地。圍繞核電基地,擴大核能供熱范圍,探索建設零碳未來城。適時推進海島核電示范項目,為邊遠海島提供充足、穩(wěn)定的能源和淡水供給,打造海島經(jīng)濟建設新樣板。未來,隨著反應堆機組的批量化建設,經(jīng)濟性與民眾接受度的不斷提高,以及小型反應堆選址限制的放寬,與“未來社區(qū)”、“零碳園區(qū)”建設相結(jié)合,逐步推廣分布式核能供熱,實現(xiàn)綠色零碳、高效智慧的美好愿景。
(三)統(tǒng)籌推進核能綜合利用項目,鼓勵地方能源國企參與實施
“雙碳”目標提出后,核能發(fā)展進入快車道,三大核企(中核、中廣核、國家電投)推進核電站落地建設提速,任務繁重。核能供熱、海水淡化耦合等綜合利用涉及利益主體多、用戶需求多元化,建設方需對區(qū)域的能源需求有較深的理解與有較強的資源整合能力。建議統(tǒng)籌規(guī)劃核能綜合利用項目,為核電企業(yè)牽線搭橋具有實力的地方能源國企,強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補,推動實施。
(四)支持浙江省重點能源企業(yè)獲取核電牌照
截至2022年底,浙江省核電裝機容量912.6萬千瓦,占全國核電總裝機容量的16%,規(guī)劃到2025年增加至1401萬千瓦,提高53.8%,每年因核能發(fā)電產(chǎn)生的利潤將超過百億元,稅收約10億~25億元;與燃煤發(fā)電相比,相當于減少標準煤3205萬噸,減少二氧化碳排放8398萬噸。長期來看,為推進核電積極安全有序發(fā)展和良性競爭,國家應鼓勵優(yōu)質(zhì)能源國企參與。浙江省應大力支持區(qū)域內(nèi)重點能源企業(yè)獲取核電牌照,鼓勵相關(guān)企業(yè)積極參股核電項目和核能綜合利用示范項目。
(五)依托浙江省科研高能級平臺,加強產(chǎn)學研合作,促進省內(nèi)核能科技創(chuàng)新水平提速
浙江省作為核電大省,核電裝機容量、工程實踐、運行經(jīng)驗等產(chǎn)業(yè)基礎位居國內(nèi)前列,但從核能專利數(shù)量表現(xiàn)來看科技創(chuàng)新活力不足。省內(nèi)核能研究單位大多以現(xiàn)場服務為主,科研能力不強。建議依托省內(nèi)科研高能級平臺,加強央企相關(guān)分支機構(gòu)與地方設計、科研單位以及高校合作,促進省內(nèi)核能科技創(chuàng)新水平提速。重點布局核能制氫、核能供熱、核材料等相關(guān)技術(shù)領域,加快培育蒸發(fā)器、關(guān)鍵泵閥、電機、核電儀控等核能裝備關(guān)鍵部件優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)。
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