重水可再生资源(水是可再生的资源吗)

2023-07-13 13:17:57
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全球能源危机偶现,极端天气频发,世界各国竭力寻找安全可靠的低碳能源,核电再度引起高度关注。为强化能源安全保障,中国把握发展节奏,推进核能产业发展。

一、应对全球气候变化导致世界重新认识核能产业

核能是好东西,但是安全是前提。

对于核能,人们长期怀有“恐惧”心态,这也促使许多国家对其望而止步。

自前苏联切尔诺贝利事故与日本福岛核电站事故发生之后,在世界范围内形成了对核电站的安全性问题持怀疑的气氛,甚至在一定程度上出现了对核电“妖魔化”的情绪,有人甚至将核电站事故与原子弹爆炸相混淆,导致很多人都谈“核”色变。

毋容置疑,我们不能怀疑,核能确实存在安全的问题,而核电安全运行肯定是核能产业发展的生命线,任何一个国家都不可能忽视这个问题。

然而,任何事物的发展都是可变的,而变与不变是相对的,而变化可能才是最普遍的现象,变化是每一个事物发展的最大确定性。

目前,此一时非彼一时,时代变了,人们的观念和思维当然也在变。

对于人类来说,应对全球气候变化已经成为全球最为紧迫的议题,不论你如何讨厌或如何喜欢这个给人类带来诸多麻烦的议题,你都不得不接受这个似乎令人感到疑惑、困惑、怀疑甚至有些不可思议的客观现实。

2012年8月,政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布报告明确指出,人类活动排放的大量温室气体是全球逐渐变暖的主因,并且强调这是经过一系列大量的科学研究而得出的重要结论,绝对不是推测、猜想和感性思维。

在此之后,尽管国际社会还存在诸多的争议,包括科学界也还存在分歧,但是世界许多国家有其是西方发达国家加快采取务实行动,以应对日益严重的全球气候变化。

不过,发达国家与发展中国家存在巨大分歧,核心是如何减少温室气体排放,各个国家在温室气体减排中如何承担义务等等,但是目前已经趋于形成普遍的共识。

2021年11月,《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)在格拉斯哥召开,有将近200个国家参加会议,共同签署了《格拉斯哥气候公约》。

《格拉斯哥气候公约》就2030年将全球的温室气体排放减少45%达成了共识,并承诺逐步减少煤炭消费,减少对化石能源的补贴。

在此背景下,实现经济社会绿色低碳转型和加快能源转型便成为世界各国的广泛共识,而具有清洁低碳稳定高效优势的核能重新受到重视。

化石能源是碳排放的最主要来源,为应对全球气候变化,可再生能源成为全球能源绿色低碳发展和转型的先锋队,也将是未来能源发展的主力军。

长期以来,尽管核能安全性问题困扰着世界各国政府和社会公众的态度,但是核能因其清洁且高效的属性而备受关注,安全性和低碳性之间存在矛盾。

核电与太阳能和风能发电一样,在运行期间不会产生大量的温室气体排放,而且核电的碳排放量甚至还低于其他清洁能源发电的碳排放量。

核电与燃煤发电相比,每百万千瓦核电机组每年可以等效减少二氧化碳排放600万吨以上,可见其二氧化碳减排效果十分显著。

众所周知,太阳能发电和风能发电要受到季节和天气因素的影响,具有间歇性发电的特征,电力供应的稳定性比较差,也是这类发电的“硬伤”。

然而,核电与太阳能发电和风能发电相比,上述问题基本不存在,可以几乎完美地规避季节和天气等因素,具有全天候发电之明显优势。

相比于那些依赖于多变的气候条件为其面板和涡轮机提供动力的可再生能源发电来说,核电具备较强的抵御极端天气灾害的能力,具有长期连续稳定或可靠提供电源的特性,为保障电力供应和电网稳定起到压舱石的作用,可以作为全天候的基荷电源。

以煤炭消耗来对比,一台百万千瓦级的火电机组每年消耗燃煤百万吨以上,而同等规模的核电机组每年消耗核燃料仅数十吨,而核燃料装载后可以连续发电,一年甚至一年半的时间里都不需要更换或者补充新的燃料。

此外,核电作为低碳高效的大型基荷电源,利用小时数高,度电成本较低,而且还不排放二氧化硫、氮氧化物和烟尘颗粒物等大气污染物。

由于核电具有上述清洁和低碳的特点,因此核电必然成为世界能源由高排放、高污染向清洁化、低碳化转型的重要选项之一。

另外,核能具有能量密度高、占地规模小、长期运行成本低等明显优势,因此人们再度将视野重新回归到核能符合基本逻辑思维。

同时,由于核燃料用量小,核电站可以充足储备,所以不受燃料运输、环境气候等因素的影响,对于保障电力稳定性和安全性非常有效。

根据美国能源信息署(EIA)数据显示,核电可以在93.5%的时间内满负荷地运行,运行稳定性强,是迄今为止人类最可靠的电力来源之一。

二、能源危机迫使部分西方国家调整核能政策

2021年,受到极端天气频发的影响,全球新能源的供应能力下降,使得本来就处于供需偏紧的化石能源供应雪上加霜,造成全球能源供应缺口增大,能源供需矛盾进一步加剧,全球能源价格上涨,油气价格屡创历史新高。

2022年初,俄乌冲突突如其来的爆发,国际能源市场的波动进一步加剧,能源危机在欧洲爆发,欧洲人再次陷入能源“贫困”,老白姓可谓苦不堪言。

在俄乌冲突等复杂多变的国际政治经济环境下,尤其是俄罗斯与西方国家持续能演博弈,能源安全问题再度引起全球关注,能源安全话题再度变得十分敏感,欧洲等西方国家饱受能源短缺之苦,迫切需要加快解决能源安全困境,加快发展非化石能源的紧迫性和意义变得更加突出。

人们对核能安全性的担忧,似乎有点像“一朝被蛇咬,天天怕井绳”。

在我看来,从全球或国家能源安全的角度来思考,包括个别欧洲国家在内的某些国家纷纷关闭了核电站或提出了“弃核化”的政策,或许就是一种“疯狂”的行为,对应对全球气候变化和生态环境治理均产生了不利的影响。

在上述背景下,一些重要国际组织或国家开始反思以往的核能政策。

国际能源署(IEA)重新建议,应该最大限度地利用核能等低排放能源。

2022年3月,欧洲原子能论坛呼吁欧盟应该考虑增加对核能的依赖,将核能和可再生能源相结合作为欧盟地区能源安全和稳定的关键。

部分欧洲国家如英国、法国、比利时、瑞士和芬兰等国政府纷纷调整其能源政策,加大了对核能保障本国能源安全的重视程度。

三、中国核电产业发展提速

中国核能政策比较稳定。

尽管中国政府过去根据日本福岛发生核危机的具体情况和经验教训,重新审慎地评估了国家基本能源政策,在核能发展方面加强了项目评估、论证和审批等程序,加快了制度化建设和立法进程,强化了对核能企业和项目运行的监管,但是中国政府并没有对国家核能政策做出根本性和方向性的重大调整。

也就是说,在过去几十年,中国优先发展核能的政策没有改变,核能产业发展一直作为国家能源政策的重点目标之一,而且取得了明显进展。

1.技术创新能力不断提升

在过去几年,中国核能产业技术创新能力不断提升。

以2012年为例,中国技术创新取得重要进展,自主研发的“华龙一号”采用第三代核电技术,满足国际上对核电站的最高安全要求,设置了比较完善的严重事故预防和缓解措施,具有良好的安全性与经济性。

中国已经在第四代先进核电技术方面取得了积极进展,实施了运用高温气冷堆技术的核电站示范工程,突破了核电安全的难题,被称为世界首座“不会熔毁的核反应堆”。

“华龙一号”核电技术在国内外相继投入到商业化运营,标志着中国真正自主掌握了三代核电技术,核电技术水平已经跻身世界前列。

中国大型先进的压水堆及高温气冷核电国家重大科技专项持续推进,陆上模块化小堆开工建设,钠冷快堆、铅冷快堆、熔岩堆、聚变堆等先进核能系统的关键技术研发获得了新突破,涉核自主软件开发和应用取得了新进展。

中国在运的最大核电站全面投产,也标志着中国核电产业发展取得了全新跨越。

2.核电生产运行平稳

目前,中国各大核电基地总体运行平稳,核电安全运行业绩一直保持着国际先进水平,商业化核电机组装机规模持续增长,核电发电量稳中有升。

2021年以来,中国新投入的商运核电机组有5台,新开工核电机组9台,其中自主三代核电“华龙一号”进入批量化的建设阶段。

2022年以来,中国核电开发利用速度明显加快。

根据统计,2022年1至5月,中国累计核能发电量为1663亿度,较2021年同期上升了4.5%,高于全国同期发电量增速4个百分点,占全国同期累计发电量的5.1%。

核电机组数量的持续增加、国家政策的扶持以及核燃料的供应稳定,是中国核电发电量得以稳步提升的重要因素。

截至目前,中国大陆目前在运的核电机组共计54台,核电总装机容量达到了5581万千瓦,仅次于美国和法国,位居全球第三。

以中国自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”为例,每台“华龙一号”机组每年发电量将近100亿度,能够满足大约100万人口的年度生产和生活用电的需求,成为推动中国能源转型发展的重要力量。

3.核电工程建设加速

2022年4月,国家核准了3个核电项目,共计6台核电机组。

2022年9月13日,为提升能源保障能力和促进经济绿色发展,国务院常务会议决定,核准已列入规划、条件成熟的福建漳州二期、广东廉江一期核电项目。

目前,中国在建核电机组共计23台,在建核电总装机容量为2419万千瓦,在建机组装机容量连续保持全球第一。

核电凭借对投资的巨大拉动作用,成为推动中国新基建的重要抓手之一。

单台核电机组预计投资额为200亿元左右,2022年内中国核准的10台机组建设项目,可以带动核能产业链2000亿元的投资规模。

无论从投资带动效应来看,还是对长期保障国家能源供应安全方面都具有重要的作用,加大核电领域的投资对于中国来说,都有积极意义。

4.核燃料循环产业发展良好

目前,中国核燃料循环产业生产运行保持稳定,自主关键技术不断取得新进展,为中国核能发展和提升国际竞争力提供了可靠保障。

中国铀矿勘察、开采和冶炼不断取得新进展,核燃料加工生产稳定运行,燃料元件系列化、型谱化发展继续推进,核电站乏燃料及放射性废物管理得到加强。

5.核电装备制造产业保持增长态势

目前,中国核电装备制造产业继续大力推进核安全文化建设,以提升产品质量筑牢核安全基础,重点推进“华龙一号”、“国和一号”和示范快堆等重点核电项目装备制造,通过实施核心设备和零部件国产化攻关,推进核电装备制造业高质量发展。

中国已经形成了年供10台(套)左右百万千瓦级压水堆核电主设备的成套供应能力,核电主要堆型的设备国产化率达到了90%以上。

6.核能法规和政策体系不断健全

建立健全全面系统的核能领域的法律法规,对促进中国核能事业健康发展具有重要的意义,因此中国政府十分重视相关法规建设工作。

目前,中国已逐步建立了核安全监管法律法规体系。

中国已形成了包括国家法律、行政法规、部门规章、安全导则和其他安全标准及技术性文件等四个层次的核与辐射安全监管法律体系。

中国已经具有两部关于核能的相关法律,分别是《中华人民共和国核安全法》与《中华人民共和国放射性污染防治法》。

此外,中国还有10部核能领域的行政法规,包括《民用核设施安全监督管理条例》、《核材料管制条例》和《放射性药品管理办法》等,关于核能领域的部门规章有100多项,技术导则和标准有1000多个。

在中共中央国务院《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》中提出,积极安全有序发展核电。

在国务院《2030年前碳达峰行动方案》中提出,积极安全有序发展核电,合理确定核电站布局和开发时序,保持平稳建设节奏。

国务院常务会议已经审议并原则通过了《原子能法》,正在履行后续立法程序。

其他相关法律,如和损害赔偿法、放射性废物管理法、核电管理条例、核安保条例、乏燃料管理条例等立法研究工作正在深入推进。

7.核能国际合作持续加强

中国核能从无到有,其实就是不断加强国际合作的过程。

目前,面对日益复杂多变的国际环境变化,中国核能产业深入开展对外开放,秉持开放合作、互利共赢理念,努力克服各种困难,主动担当,积极作为,推动“一带一路”建设和新发展格局,在核能产业持续加强国际合作。

四、中国未来核电产业发展趋势

中国是全球能源生产和消费大国,也是温室气体排放大国,为适应应对全球气候变化的大趋势,未来能源转型的难度将异常艰巨。

但是,从中国能源政策和战略上看,未来能源转型趋势难以逆转,必须从以过度依赖煤炭等化石能源逐渐转向以非化石能源为主导能源,除了大力推动可再生能源发展之外,核能也必将是未来能源长期发展的重点。

预计未来中国核能发展在清洁低碳能源体系中的作用将更加凸显。

1.发展趋势明显

以化石燃料燃烧为主的火力发电是中国碳排放的重要来源,中国电力部门的碳排放超过了一半以上,因此通过大力发展非化石能源以减少化石燃料燃烧将是中国二氧化碳减排的重要手段,也是实现能源转型目标的关键。

中国二氧化碳排放既要在2030年前达到峰值,还要在2060年实现碳中和,必须在短短不到40年的时间内实现能源转型,可谓任重道远。

中国未来非化石能源势必要进入大规模、高比例和市场化阶段,必将进一步引领中国能源生产和消费革命的主流方向,必须充分发挥包括核能在内的低碳能源的市场主导作用,进而为实现“双碳”目标提供主力能源的支撑。

核能是中国战略性新兴产业之一,其发展对于调整能源结构、推进能源生产和消费革命、促进生态文明建设具有重要的意义。

在未来相当长的一段时期,中国电力需求还将持续维持刚性增长局面。

由于天然铀的能量密度大,易于较大规模的长期储存,因此核能作为高效稳定的大型支撑性能源,将在保障中国能源安全及电力供应等方面发挥重要的作用。

2.保持平稳有序的发展节奏

核能作为稳定可靠的清洁低碳能源,将是中国推进能源转型的重要选项。

作为兼具清洁低碳和可控出力的电源之一,核电能够比较好地匹配基础负荷的需求,可以提升新型电力系统的稳定性。

随着国家“双碳”目标的推进和确保国家能源安全,预计中国核能产业发展将持续保持积极安全有序发展的基本态势。

预计在“十四五”期间,中国将需要保持每年有8台左右核电机组核准开工的节奏,而核电发电量也有望获得大幅度的增加。

2025年,中国在运核电装机将达到7000万千瓦。

2030年,中国核电在运装机容量有望达到1.1亿千瓦,核能发电量占比达到7%。

2035年,中国核电占比可能达到10%左右。

2060年,中国核电占比可能达到20%,将与发达国家持平。

3.核能利用场景更加多元

从长期视角来看,中国必须构建以新能源为主体的新型电力系统,这是保障国家能源安全的长治久安之策。

根据中国能源资源条件,若要实现国家能源独立,那么就必须发展非化石能源,将非化石能源发展作为能源清洁低碳转型的关键驱动力。

随着核能技术的不断发展,特别是第四代先进核能技术的应用,除了和核能发电之外外,核能还应该有其他应用场景,比如区域城市供暖、供汽、制冷、海水淡化、工业工艺供热和核能制氢等多种综合利用的场景。

未来,中国应该发挥模块化小型堆、高温气冷堆、低温供热堆、海上浮动堆各自优势,结合国家综合能源的消费需求,建立发供热供冷、制氢、海水淡化等多能互补、多能连供的全区域中和能源体系,实现对高耗能高排放产业的清洁能源。

根据研究和分析,到2060年,中国太阳能发电、风力发电、水力发电和核能发电等非化石能源发电比重有可能将提高到80%-90%。

风力发电和太阳能发电量的比重可能将从目前的9.5%增长到60%-70%,而核电发电量的比重可能将从目前的5%增长到10%-20%,核电的装机容量将是目前装机容量的4.6-6.6倍,预计可以达到2.3亿-3.3亿千瓦。

虽然风力发电和太阳能发电是重要的可再生能源发电来源,但是风电和太阳能发电由于受到天气的影响而不稳定,需要发展稳定性电源以支持电力系统的稳定运行。

可以想象,中国未来将实施核能综合利用示范工程,将传统核电企业逐步转向综合核能而且发展潜力可能巨大。

不过,我们也应该意识到,核能综合利用肯定面临诸多的技术难题,比如长距离输水和传热等系列问题、水热同传的材料问题、大规模储热技术以及运行方式问题、水热如何协同的技术规范和标准等等问题。

对于基于第四代先进核能技术建立的核能综合利用示范工程项目,未来在商业化的推广过程中,可能面临着成本难以降低的问题,比如高温气冷堆技术的发电成本与比三代核电技术的发电成本相比,可能存在成本过高问题。

中国如果要大规模推广高温气冷堆,那么就需要不断降低成本,如果成本无法减低或没有优势,那么就不可能形成市场的竞争力。

另外,传统核电企业在转向核能综合利用时,必将面临行业格局的变革,需要重构商业模式,这也是未来势必遇到的重大挑战。

预计,国家将推动国家科技重大专项工作,落实先进核能示范工程项目建设。

4.技术创新能力将继续提升

未来,中国核能装备自主化水平还将不断提升。

中国将立足核能长远可持续发展,坚持标准自主化,坚持自主创新,加强关键技术装备攻关力度,有力推进“双碳”目标的实现。

如果没有钱,那么肯定做不成大事。

核能发展和科技创新吗,需要大量的资金,预计中国将继续加大资金投入,加强基础研究和原始技术创新,实现核能产业的高质量发展。

对于中国自主三代压水堆核电技术来说,重点科技工作是持续改进优化,提高安全性和经济性,进而形成经过不断改进优化的机型系列。

在高温气冷堆、钠冷堆技术创新方面,中国将逐步实现示范工程项目的推广,不断拓宽这些先进技术的应用场景。

在铅冷快堆、熔盐堆等先进核能技术方面,中国需要加强基础研究工作,并逐步将这些技术从概念走向示范工程,最后再走到实际应用场景。

中国在聚变技术方面将持续加大科研投入,而且很有可能继续取得突破。

在天然铀矿勘察开采冶炼技术方面,中国将以绿色、低碳、智能、高效为方向,不断提高新型核燃料元件的安全性、高效性和长寿期。

在核燃料循环经济方面,中国将继续推进科技创新,并且不断在绿色化、数字化和智能化等方面实现突破和升级。

目前,在能源环境领域的大型先进压水堆及高温气冷堆核电站国家科技重大专项已经取得了一大批具有自主知识产权的科技成果。

预计中国未来还将继续实施国家核能科技重大专项,于聚焦国家核能发展战略,突破核能重大关键技术难题,持续推动核能产业升级。

通过重大专项的方式落实示范工程的建设,项目实施过程中要充分发挥新型举国体制优势,加强核心技术攻关,加强基础研究,提升原始创新能力。

发挥国家作为重大科技创新组织者的作用,集结全国优势资源,开展“大兵团”作战方式,充分发挥社会主义集中力量办大事的优势。

5.推动核能区域均衡发展

按照核能规模化发展趋势,由于中国未来沿海地区的核电厂址资源将非常紧张,因此内陆核电站建设项目有可能被纳入到国家建设规划之中。

中国未来必须注重与电网布局和区域发展相适应,利用现有沿海核电厂址资源积极安全有序地推进核电建设,通过厂址扩建、复用煤炭发电厂址等方式增加厂址资源。

可以预见,未来中国华中地区电力需求将继续增大,因此可以在条件成熟的地方选择合适的核电厂址,开始核电项目建设。

中国西部地区在可再生能源发电方面具有明显的优势,预计会形成大型的可再生能源发电基地,可以开展在基地周边建设核电站的可行性论证,利用核电的稳定性来支撑西部地区可再生能源发电的电力系统稳定性运行。

6.政策环境更加完善

中国未来将继续加强核能法,不断提升核能监管能力。

在未来几年,中国将有可能出台《原子能法》,明确监管职能和监管机构,明确责任划分,确立权责关系,落实主体责任,理顺监管关系,提高监管效率。

国家可能持续出台核电安全监管机构、核设施建设和监管、放射性废物管理、核损害赔偿等专门法规,健全法规体系,做到监管有法可依,逐步提高监管能力。

在政策层面,国家将继续支持核能全产业链、核能技术创新和核能国际合作等。

7.核电标准体系将持续完善

目前,中国核电机组的堆型、机型和技术路线不尽相同,堆型有压水堆、重水堆和高温气冷堆,机型有美国机型、法国机型和中国自主机型等,而电技术路线又涵盖了第二代、第三代和第四代技术路线。

由此可知,核电机组的多样性为中国建立自主统一的核电标准带来了挑战。

由于中国在核电设备制造领域,大量引用了国外技术标准,因此目前中国核电存在着多国标准并存的现象。

预计中国未来将加大投入核电标准的基础研究工作,对关键性能指标开展必要的试验研究和验证,加强科研成果转化,增强标准自主创新和自主化水平,提升关键技术和装备自主化能力,力争标准达到国际先进水平。

中国将认真总结中国核电标准化成果,统一技术路线,逐步建立适合中国核电发展的自主统一的标准体系,提高自主核电标准在中国核电技术中的比例,逐步提升中国核电标准的国际影响力和认可度。

在技术标准方面,中国将继续优化、规范核能产业链的质量要求,以保障部件、设备和仪器仪表控制系统的安全可靠。

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