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全球三代核電技術(shù)縱覽:漸成主流、經(jīng)濟(jì)性待提高
時(shí)間:2024-04-19 09:31:10

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第三代核電技術(shù)是未來全球核電產(chǎn)業(yè)的中流砥柱。

核電是清潔、低碳、安全、高效的能源形式之一。自1954年全球首座核電機(jī)組并網(wǎng)以來,核電為全球提供了重要的清潔能源,并且現(xiàn)在仍是全球第二大清潔電力來源。規(guī)?;l(fā)展的商用核電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了三代,第三代核電技術(shù)成為當(dāng)前批量化建設(shè)的主流技術(shù),預(yù)計(jì)將在未來相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi),第三代核電技術(shù)都將會(huì)是全球核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演著中流砥柱的作用。

自1954年全球第一臺(tái)核電站——前蘇聯(lián)奧布寧斯克核電站并網(wǎng)以來,全球核電技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了四代。第一代核電技術(shù)為原型堆,各國為了驗(yàn)證核能商業(yè)應(yīng)用的可行性而建,發(fā)揮了驗(yàn)證核能發(fā)電可行性的作用,在設(shè)計(jì)上沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化,發(fā)電功率也較小。第一代核電技術(shù)的典型代表是前蘇聯(lián)的奧布寧斯克核電站,英國鎂諾克斯反應(yīng)堆,美國希坪港壓水堆和德累斯頓沸水堆。采用第一代核電技術(shù)的機(jī)組已經(jīng)全部退役。

第二代核電技術(shù)吸收了第一代核電技術(shù)的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),形成了標(biāo)準(zhǔn)化的核電技術(shù),實(shí)現(xiàn)了批量化商業(yè)部署,單位造價(jià)也較低,相比火電也具有較好的經(jīng)濟(jì)性。目前全球在運(yùn)的核電機(jī)組大部分采用了第二代核電技術(shù),2022年底為393臺(tái),占全部在運(yùn)核電機(jī)組數(shù)量的93%。但是,第二代核電技術(shù)面臨運(yùn)行到期即將退役等問題。

第三代核電技術(shù)是目前全球核電建設(shè)的主流技術(shù),全球絕大部分在建的核電機(jī)組采用了第三代核電技術(shù),預(yù)計(jì)在整個(gè)21世紀(jì)都會(huì)有很大的市場(chǎng)空間。當(dāng)然提高第三代核電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性是全球核電界重點(diǎn)研究的課題之一。

第四代核能系統(tǒng)處于起步階段,鈉冷快堆和高溫氣冷堆是發(fā)展較快的兩種堆型。

第三代核電技術(shù)研發(fā)時(shí)間較早,受三哩島核事故影響,美國、俄羅斯、歐洲、韓國、日本等國外主要核電國家或地區(qū)發(fā)展了第三代核電技術(shù),形成了如AP1000、EPR、VVER-1200、VVER-Toi、APR1400、ABWR、ESBWR等堆機(jī)型。我國第三代核電技術(shù)研發(fā)時(shí)間雖然稍微晚于上述國家和地區(qū),但是目前已經(jīng)有3種自主技術(shù)型號(hào)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)部署,還在研發(fā)其他型號(hào),已成為全球重要的第三代核電技術(shù)研發(fā)國家。

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截至2023年底,全球第三代核電技術(shù)約有18個(gè)型號(hào),目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)部署的型號(hào)有9種,已經(jīng)建成機(jī)組26臺(tái)。全球在建核電機(jī)組58臺(tái),總裝機(jī)容量5986.7萬千瓦,全球在建第三代核電技術(shù)44臺(tái)核電機(jī)組,總裝機(jī)容量5174.9萬千瓦,占全球在建核電機(jī)組數(shù)量的75.0%,占全球在建核電機(jī)組總裝機(jī)容量的84.1%。

(一)推動(dòng)自主三代核電技術(shù)規(guī)?;l(fā)展

推動(dòng)“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)是當(dāng)前我國能源電力行業(yè)重要而緊迫的任務(wù)使命,核電將在實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)過程中發(fā)揮重要作用。我國核能實(shí)施熱堆—快堆—聚變堆“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略,第三代核電技術(shù)最為成熟,是核電行業(yè)支撐“雙碳”目標(biāo)中堅(jiān)力量。根據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),相比2023年我國在運(yùn)核電裝機(jī)容量的5700萬千瓦,2030年、2040年、2050年和2060年在運(yùn)核電裝機(jī)增幅分別為90%、205%、331%、465%。建議我國每年核準(zhǔn)8-10臺(tái)核電機(jī)組,推動(dòng)自主三代核電技術(shù)規(guī)?;l(fā)展。

(二)提高第三代核電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性

相比于第二代核電技術(shù),第三代核電技術(shù)造價(jià)較高。相比于風(fēng)電、光伏發(fā)電等幾乎零邊界成本的電源形式,第三代核電技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性有待更加進(jìn)一步提高。提高第三代核電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性,建議從以下幾個(gè)方面開展:一是一個(gè)廠址批量化開工核電機(jī)組,同一機(jī)型批量化建設(shè);二是在確保安全的前提下,簡(jiǎn)化和優(yōu)化重復(fù)性配置措施;三是在設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行等環(huán)節(jié)盡可能引入數(shù)值化手段。

(三)推動(dòng)核電納入綠電體系

我國已經(jīng)重視核電的清潔性,但是尚未將核電納入到綠色電力交易和綠證交易體系中。法國、俄羅斯、比利時(shí)、荷蘭、芬蘭、加拿大等國家已經(jīng)將核電納入到綠電范疇。我國核電每年可以提供數(shù)千億度電的市場(chǎng)電力交易,將核電納入到綠電體系,將有助于緩解我國華東、華南等地區(qū)綠電供不應(yīng)求局面。

(四)實(shí)施啟動(dòng)內(nèi)陸核電建設(shè)

我國核電均位于東部沿海地區(qū)。按照我國每年8-10臺(tái)核電機(jī)組的核準(zhǔn)節(jié)湊,預(yù)計(jì)我國東部省份沿海廠址將在2030年前處于較為緊缺的狀態(tài)。根據(jù)核電建設(shè)節(jié)奏,我國宜在2025年左右啟動(dòng)內(nèi)陸核電建設(shè)準(zhǔn)備工作,2030年開展內(nèi)陸核電建設(shè)。針對(duì)風(fēng)電和光伏發(fā)電輸出的西北省份,以及電力供應(yīng)缺口問題突出的華中省份,建議“十五五”期間適時(shí)啟動(dòng)中西部地區(qū)核電建設(shè),進(jìn)一步優(yōu)化我國核電時(shí)空布局。


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