一、核電發(fā)展基本情況
國(guó)際能源署發(fā)布的《清潔能源系統(tǒng)中的核能》報(bào)告顯示,截至2019年5月,全球運(yùn)行中的核反應(yīng)堆總計(jì)452座,分布在30多個(gè)國(guó)家,另有54座正在建設(shè)中。報(bào)告指出,核電發(fā)展越來(lái)越集中在發(fā)展中國(guó)家,正在建設(shè)的核反應(yīng)堆中有40座位于中國(guó)、印度等國(guó)。相比之下,發(fā)達(dá)經(jīng)濟(jì)體的核能發(fā)展乏力,這對(duì)未來(lái)全球能源安全和實(shí)現(xiàn)氣候目標(biāo)構(gòu)成威脅。
當(dāng)前,核電占全球電力供應(yīng)量的比重處于下降水平,從20世紀(jì)90年代中期18%左右的峰值下降到2018年的10%。根據(jù)美國(guó)核能研究院(Nuclear Energy Institute)發(fā)布的報(bào)告,截至2018年底,美國(guó)共有59座核電站、98個(gè)核電機(jī)組,裝機(jī)容量99.355吉瓦,發(fā)電量8071億千瓦時(shí),容量系數(shù)92.3%。2018年核電占美國(guó)本土發(fā)電量的19.3%(其他:燃?xì)獍l(fā)電35.1%、煤電27.4%、水電7.1%、風(fēng)電6.6%、生物質(zhì)2.1%、太陽(yáng)能1.6%、地?zé)?.4%)。
截至2019年底,中國(guó)運(yùn)行核電機(jī)組47臺(tái),裝機(jī)容量4874萬(wàn)千瓦,居世界第三;在建核電機(jī)組11臺(tái),居世界第一。核電機(jī)組性能指標(biāo)總體處于良好水平,未發(fā)生過(guò)國(guó)際核與放射事件分級(jí)表(INES)2級(jí)及以上的事件或事故,且0級(jí)偏差和1級(jí)異常事件發(fā)生率呈下降趨勢(shì)。
二、核電的利弊與發(fā)展趨勢(shì)
核能利用對(duì)電力發(fā)展起到了極為重要的作用,不僅是解決了電力供應(yīng)緊缺的問(wèn)題,也為實(shí)現(xiàn)低碳電力提供了選擇。比如,法國(guó)的核電為本國(guó)提供了約75%的電力電量;美國(guó)的核電提供了本國(guó)19.3%的發(fā)電量,是僅次于煤電的第三大電源。
核電的優(yōu)勢(shì)在于:一是可以解決煤炭、油氣等化石能源資源不足以支撐足夠發(fā)電的能源短缺問(wèn)題。二是具有清潔低碳的優(yōu)點(diǎn)。與火電相比,一臺(tái)百萬(wàn)千瓦的核電機(jī)組每年可減少排放二氧化碳600萬(wàn)噸,二氧化硫2.6萬(wàn)噸,氮氧化物1.4萬(wàn)噸,清潔優(yōu)勢(shì)明顯,外部成本明顯低于煤電。從全壽命周期來(lái)看,核電的溫室氣體排放量與風(fēng)電相當(dāng),遠(yuǎn)低于煤電等化石燃料電廠的排放量。一座核電廠全壽命周期的常規(guī)廢物排放量,只相當(dāng)于同等規(guī)模火電廠的0.5%~4.0%。三是具有極高能量密度。1千克鈾235全部裂變,能夠釋放出相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒放出的能量。一座百萬(wàn)千瓦級(jí)的核電站,平均每年只需補(bǔ)充約25噸的核燃料,全年只需幾輛卡車運(yùn)輸,而同樣功率的燃煤火電站每年耗煤達(dá)300萬(wàn)噸,每天需要供煤近萬(wàn)噸,需要上百節(jié)火車皮運(yùn)輸,對(duì)運(yùn)輸造成了極大的壓力。四是單機(jī)容量大,適合帶基本負(fù)荷運(yùn)行。五是核電運(yùn)行成本相對(duì)較低。核電的發(fā)電成本主要由運(yùn)行費(fèi)、折舊費(fèi)和燃料費(fèi)三部分組成,其中運(yùn)行費(fèi)用占比約為20%~25%,折舊費(fèi)占比較高,約占45%~50%,而核電燃料費(fèi)占比較低,約為20%~25%。核電站一般設(shè)計(jì)壽命為30~40年,實(shí)際可以運(yùn)行近60年。而折舊年限一般為20~30年,折舊完成后,核電的發(fā)電成本將大幅下降。
核電的劣勢(shì)也十分明顯:一是核電站的核安全風(fēng)險(xiǎn)仍不能完全消除。核電站一旦發(fā)生核事故,將比任何一種發(fā)電方式對(duì)人類社會(huì)產(chǎn)生的負(fù)面影響還要大,威脅核電站周邊地區(qū)百姓的生命安全,對(duì)環(huán)境與生態(tài)的負(fù)面影響深遠(yuǎn),難以修復(fù)。二是核電的總體發(fā)電成本相對(duì)較高。與煤電、新能源發(fā)電相比,其上網(wǎng)電價(jià)沒有優(yōu)勢(shì)。三是核電不能參與電網(wǎng)調(diào)峰運(yùn)行。為了保障核電運(yùn)行的安全性,通常核電不具備電網(wǎng)調(diào)峰能力,更不能響應(yīng)電網(wǎng)應(yīng)急需要。四是核廢料處理不僅價(jià)格昂貴,時(shí)間冗長(zhǎng),而且存在潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。五是核電廠退役后還需產(chǎn)生大量費(fèi)用。據(jù)報(bào)道,日本福島第二核電站4座核反應(yīng)堆的報(bào)廢可能耗費(fèi)大約2800億日元(約合177億元人民幣),耗時(shí)超過(guò)40年。六是核電廠熱力循環(huán)效率通常不及燃煤電廠,如AP1000機(jī)組的熱力循環(huán)效率只有33%左右。此外,在可再生能源快速發(fā)展和石油天然氣資源開發(fā)技術(shù)取得新的進(jìn)步,能源供應(yīng)并不緊張的情況下,核電已不再是最佳選擇。
縱觀世界,新建核電機(jī)組和裝機(jī)容量在持續(xù)減少(亞洲除外),核電技術(shù)不再往大容量方向發(fā)展,更多的是研究開發(fā)小型堆,這從安全考慮是正確的思路。新建核電機(jī)組大部分在亞洲地區(qū),以中國(guó)和印度為多,這與亞洲的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀和能源資源的稟賦相關(guān)。歐美國(guó)家?guī)缀鹾苌俳ㄔO(shè)新的核電廠,更多的是延長(zhǎng)老機(jī)組的使用壽命,從設(shè)計(jì)的40年延長(zhǎng)到60年,做到物盡其用,更多的還是考慮退役成本。從全球視野看,核電發(fā)展放緩的根本原因是揮之不去的核輻射陰影以及可再生能源和天然氣的快速發(fā)展。
三、對(duì)未來(lái)核電發(fā)展的幾點(diǎn)建議
(一)核電裝機(jī)規(guī)模發(fā)展規(guī)劃應(yīng)遵守“謹(jǐn)慎性原則”
一是安全是核電發(fā)展的前提。目前的技術(shù)仍不足以保障核電站因設(shè)計(jì)、制造與運(yùn)行管理、自然災(zāi)害等人為和不可抗力因素而不發(fā)生事故。二是我國(guó)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電資源豐富,技術(shù)經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)好于核電,我國(guó)天然氣資源開發(fā)與進(jìn)口將持續(xù)增長(zhǎng),可以預(yù)見其價(jià)格也將逐步下降。三是我國(guó)核電發(fā)展不宜參照法國(guó)、美國(guó)等高核電比例國(guó)家,西方國(guó)家大部分核電建于上世紀(jì)70、80年代左右,當(dāng)時(shí)正值石油危機(jī),而現(xiàn)今的能源供應(yīng)狀況已發(fā)生根本性變化,如美國(guó)由石油天然氣進(jìn)口國(guó)轉(zhuǎn)變成了出口國(guó),發(fā)展核電已不是電力規(guī)劃的重點(diǎn)選擇。四是隨著核電容量的不斷增大,核電廠乏燃料處理和核電廢物處理將會(huì)受到全社會(huì)的高度關(guān)注,可能會(huì)成為阻礙核電發(fā)展的主要理由。因此,在核電安全沒有絕對(duì)保障、核電廠乏燃料處理沒有合適的技術(shù)與場(chǎng)所、電力消費(fèi)增長(zhǎng)率漸趨下行的情況下,我國(guó)“十四五”核電裝機(jī)規(guī)模發(fā)展規(guī)劃應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持“謹(jǐn)慎性原則”。
(二)核電發(fā)展應(yīng)“小容量多堆型”
歐美國(guó)家更注重開發(fā)“小型堆”核電機(jī)組,而不是更大容量的機(jī)組,并且以市場(chǎng)化方式選擇堆型,不求先進(jìn)求安全。
我國(guó)近兩年建成的核電機(jī)組最小裝機(jī)容量是100萬(wàn)千瓦,最大裝機(jī)容量達(dá)到了175萬(wàn)千瓦。大機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是建造成本和運(yùn)行管理成本相對(duì)較低,但是也存在一些問(wèn)題:一是對(duì)事故的應(yīng)急處理能力會(huì)變?nèi)?。二是?duì)電網(wǎng)運(yùn)行影響較大,不僅需要配置大容量的調(diào)峰機(jī)組,在非計(jì)劃停運(yùn)行的情況下對(duì)電網(wǎng)的沖擊也較大。三是一旦發(fā)生核事故,對(duì)社會(huì)的負(fù)面影響及后續(xù)處理難度將大大增加。
同時(shí),我國(guó)已存在“二代加”改進(jìn)型壓水堆CRP1000,第三代先進(jìn)壓水堆AP1000、CAP1400、EPR和俄羅斯VVER-1200型三代核電機(jī)組等堆型,如果核電發(fā)展用行政決定的方式?jīng)Q定某一標(biāo)準(zhǔn)化的堆型,將會(huì)因選擇失效而帶來(lái)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的風(fēng)險(xiǎn)。也應(yīng)避免因?yàn)槟澈穗姍C(jī)組如果出現(xiàn)重大事故引起緊急停堆,相同堆型的其它機(jī)組被政府監(jiān)管部門強(qiáng)制停堆,這將給投資人和電網(wǎng)運(yùn)行帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失。
(三)核電應(yīng)當(dāng)具有一定的調(diào)峰能力,以適應(yīng)電網(wǎng)運(yùn)行需要
為了保障核電安全運(yùn)行,一般情況下核電不參與電網(wǎng)調(diào)峰,維持在滿功率運(yùn)行。但隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展,間歇性可再生能源發(fā)電的比重日趨增大,受跨省區(qū)電力交易不斷增加,用電負(fù)荷特性變化,以及電力成本在企業(yè)生產(chǎn)成本的比例縮小等因素影響,電網(wǎng)運(yùn)行的峰谷差在不斷加大(如浙江電網(wǎng)峰谷差在30%~40%),致使電網(wǎng)調(diào)峰更加困難,節(jié)假日期間問(wèn)題更加突出。隨著核電裝機(jī)容量在當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)中占比不斷增加,核電機(jī)組參與調(diào)峰運(yùn)行勢(shì)在必行。如浙江核電裝機(jī)容量已達(dá)908萬(wàn)千瓦,占浙江電網(wǎng)總?cè)萘康?.5%。再加上浙江有超過(guò)30%的區(qū)外特高壓來(lái)電基本不參與調(diào)峰,僅靠省內(nèi)火電機(jī)組和抽水蓄能機(jī)組調(diào)峰已不能滿足電網(wǎng)安全運(yùn)行的需要。因此建議,類似浙江這樣的核電大省,后續(xù)建設(shè)的核電機(jī)組應(yīng)當(dāng)具有較好的調(diào)峰能力,以適應(yīng)電網(wǎng)安全運(yùn)行的需要。
(四)核電的經(jīng)濟(jì)性應(yīng)當(dāng)引起重視,以適應(yīng)電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)的需要
核電發(fā)展,安全性是最重要的,但是沒有經(jīng)濟(jì)性也不行。2019年4月1日,國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《關(guān)于三代核電首批項(xiàng)目試行上網(wǎng)電價(jià)的通知》提出,廣東臺(tái)山一期核電項(xiàng)目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4350元執(zhí)行;浙江三門一期核電項(xiàng)目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4203元執(zhí)行;山東海陽(yáng)一期核電項(xiàng)目試行價(jià)格按照每千瓦時(shí)0.4151元執(zhí)行。試行價(jià)格從項(xiàng)目投產(chǎn)之日起至2021年底止。此前,6臺(tái)機(jī)組90%的電量不需要參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。目前,廣東、浙江、山東三省燃煤標(biāo)桿電價(jià)分別為0.451元/千瓦時(shí)、0.4133元/千瓦時(shí)、0.3929元/千瓦時(shí)。由于新建的三代核電項(xiàng)目陸續(xù)投產(chǎn),短期內(nèi)經(jīng)濟(jì)性不突出。未來(lái)核能發(fā)電成本一定要具有電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),否則公眾即使不擔(dān)心安全問(wèn)題,也不會(huì)接受高昂的電價(jià)。
(五)加強(qiáng)對(duì)核電廠管理和應(yīng)急能力監(jiān)管
有關(guān)可靠性研究顯示,各類人機(jī)交互系統(tǒng)中,人的行為對(duì)系統(tǒng)影響至關(guān)重要。無(wú)論美國(guó)三里島還是蘇聯(lián)切爾諾貝利核電事故,人為誤操作行為是導(dǎo)致或擴(kuò)大事故的主要因素。核電事故不斷證明了人員可靠性的作用遠(yuǎn)大于系統(tǒng)設(shè)備可靠性的作用。核電廠工作人員和管理人員的知識(shí)、技能和心理等綜合素養(yǎng)是形成核電整體高可靠性的根本保障,提高人員的可靠性比單靠科技投入所取得的成效更為顯著。因此,必須持續(xù)加強(qiáng)對(duì)核電廠運(yùn)行及管理人員的訓(xùn)練和管理的監(jiān)管,使人員的可靠性與保障核電安全相適應(yīng)。此外,要建立與不斷完善核電廠應(yīng)急管理體系建設(shè)相適應(yīng)的監(jiān)管機(jī)制,確保應(yīng)急體系建設(shè)符合法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn),適應(yīng)預(yù)防與應(yīng)急處置核電事故的要求。切實(shí)加強(qiáng)核電站設(shè)備技術(shù)監(jiān)督,確保系統(tǒng)與設(shè)備具有相應(yīng)的可靠性。另外,切實(shí)加強(qiáng)核電站規(guī)劃、選址、設(shè)計(jì)、制造與建造等過(guò)程的監(jiān)管,確保核電設(shè)備與系統(tǒng)滿足國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(六)大力普及核電科學(xué)技術(shù)和核電安全知識(shí)
隨著公眾的法律意識(shí)和公民權(quán)利意識(shí)的不斷增長(zhǎng),對(duì)可能影響公民自身健康或環(huán)境的問(wèn)題越來(lái)越關(guān)注。普及核電科學(xué)技術(shù)知識(shí)和安全知識(shí)對(duì)核電發(fā)展不可或缺。在全世界60多年的核電發(fā)展過(guò)程中,核電廠發(fā)生了一次又一次的事故,而且都發(fā)生在核電科技最發(fā)達(dá)的國(guó)家。公眾從對(duì)核輻射沒有太多認(rèn)識(shí)到對(duì)核輻射危害心有余悸,特別是在當(dāng)今清潔價(jià)廉的可再生能源大發(fā)展的環(huán)境下,越來(lái)越多的人對(duì)核電持反對(duì)態(tài)度,尤以高知識(shí)水平的人群為甚。我們不能保證核電不會(huì)再發(fā)生事故,但是當(dāng)事故來(lái)臨時(shí),民眾需要保持理性與科學(xué)的態(tài)度。因此,迫切要求大力普及核電知識(shí),宣傳核電科技進(jìn)步成果,公開核電安全防護(hù)措施信息等,使越來(lái)越多的民眾對(duì)核電的態(tài)度趨于理性,支持發(fā)展核電,有序高效應(yīng)對(duì)核電突發(fā)事件,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供清潔低碳的電力。
原文首發(fā)于《電力決策與輿情參考》2020年4月24日第16、17期