近日,由中國舉辦第48個世界環境日。主題為“藍天保衛戰,我是行動者”。每一位核工業從業者,正以實際行動,為應對全球氣候變化和能源安全的雙重挑戰,開拓清潔能源發展道路。
麻省理工學院能源倡議(MITEI)發布的《碳約束世界中核能的未來》報告中指出,核能是一種低排放、高效率的清潔能源,核能安全、高效的開發和利用不僅有利于應對全球氣候變化問題,還能夠解決日益嚴峻的能源需求挑戰,保障能源安全。在未來的低碳社會中,核能將與其他低碳能源技術一樣發揮至關重要的作用。然而,當前由于眾多國家對核能的投資減弱,導致全球核能發展處于停滯的狀態,為此報告強調要制定相關的政策和措施以刺激更多的投資,加大核能的發展力度,以充分發揮核能促進低碳社會構建的潛能。報告關鍵要點如下:
1、核電成本高昂
當前許多發達國家核能投資已經停滯,核能目前僅占全球一次能源生產的5%。出現這一問題的根本原因是成本。近幾十年來,其他發電技術成本持續降低,而新建核電站成本過于高昂。
2、核能有利于降低脫碳成本
核能將在全球深度脫碳中發揮關鍵作用,將核能納入低碳發電技術組合中有利于降低脫碳成本。
電力部門的深度脫碳是全球能源低碳轉型的重點發展領域,雖然可以采用多種低碳能源技術組合來實現低碳或零碳發電,但研究顯示將核能納入到低碳發電技術組合的成本更低,且總成本隨核能成本下降而降低(圖1)。

圖1 不同碳排放限制(gCO2/kWhe)下美國新英格蘭地區和中國天津-北京-唐山(TBT)地區的平
均系統電力成本(左圖,美元/兆瓦)和核電裝機容量(右圖,峰值需求百分比)
注:2050年各可用技術的三種組合情景:(a)無核能;(b)包含核能,以名義隔夜資本成本計算(新英格蘭地區為5500美元/kWe,TBT為2800美元/kWe);(c)包含核能,以改善隔夜資本成本計算(新英格蘭地區為4100美元/kWe,TBT為2100美元/kWe)
3、減少核電站建設成本的主要措施建議
•重視利用經過驗證的項目/施工管理實踐經驗,以提高新核電廠的執行和交付成功率。 最近美國和歐洲的核電基礎設施項目的經驗表明,由于缺乏項目的管理和經驗導致很多建設項目無法在預定的時間和預算范圍內完成交付。因此,需采取如下措施:
(1)施工前要先整理出詳細項目設計方案;
(2)使用經過驗證的供應鏈和熟練勞動力;
(3)在設計過程的早期階段將制造商和建造商納入設計團隊,以確保工廠系統、結構和部件的設計符合相關標準;
(4)需任命一名在管理多個獨立分包商方面具有成熟專業知識的主要項目經理;
(5)合同結構能夠確保所有承包商對項目擁有既得利益;
(6)創造靈活的監管環境以便及時應對設計和施工中可能出現的意外變化。
•從高度依賴于場地的復雜現場建設轉向標準化工廠制造。 設定標準化的核電站建造流程可大幅降低資本成本和縮短新核電廠建設進度。美國和歐洲的核電廠建設效率一直很低,應擴大在工廠的生產,利用制造業的更高生產率以制造復雜的系統、結構和組件。使用一系列交叉技術,包括模塊化工廠預制和現場模塊化組裝建設、先進的混凝土解決方案(例如鋼板復合材料、高強度鋼筋、超高性能混凝土等)、地震隔離技術和先進的電廠布局技術等,可降低核電廠的建設成本和縮減建設進度。對于不太復雜的系統、結構和部件或在建設效率較高的地方(如亞洲),則可選擇傳統方法。應將以上建議用于所有反應堆概念和設計中,包括第三代輕水堆、小型模塊化反應堆(SMR)和第四代反應堆等,通過設計標準化和建筑方法的創新,可使核電在成本上具備與其他發電技術相當的價格競爭力。
4、針對核能安全問題的措施建議
•反應堆的固有和被動安全功能設計。 開發具有高化學和物理穩定性、高熱容、負反應性反饋和高裂變產物保留率的核材料,以及非能動安全系統。一些第三代輕水堆已經采用了此類設計,并已用于中國、俄羅斯和美國的新建核電站中。被動安全設計可以降低發生嚴重事故的幾率,并在發生事故時減輕場外后果。此類設計使新核電站更易獲得許可,并加速其在發達國家和發展中國家的部署?;谳p水反應堆的小型模塊化反應堆(如美國NuScale核電公司的小型模塊化反應堆)和成熟的第四代反應堆等先進反應堆也具有這些特征,可以用于商業部署。此外,對美國和國際監管環境的評估表明,目前的監管體系足夠靈活,可以接受這些先進反應堆設計,對現行監管框架的修改可提高許可審查的效率和效力。
為了充分利用核能提供的經濟機會和低碳潛力,政府的作用至關重要,報告最后針對如何更好的發展核能為決策者提出了戰略性建議:
•脫碳政策應創造一個公平競爭環境,使所有低碳發電技術能夠憑借其自身優勢進行良性競爭。 取消核能的政策阻礙了對核技術的投資,這可能會增加脫碳成本并減緩氣候目標實現的進程。將二氧化碳排放成本計入電價可以更公平地認識到所有氣候友好型能源技術的價值,現有和新建核電站都將從中受益。
•政府應建立反應堆試點,以進行針對監管許可的測試和運營。 這些試點應支持企業進行新型反應堆原型測試,政府應提供適當的監督和支持,包括安全協議、基礎設施、環境審批和燃料循環服務,并直接參與所有測試。
•各國政府應從四個方面圍繞先進反應堆設計、原型堆測試和商業部署建立資助計劃:( 1)分擔監管許可費用的資金;(2)分擔研發費用的資金;(3)為實現具體技術的里程碑式進展提供資金;(4)為核電企業提供專有的信貸資金以獎勵企業在核電技術創新和成功示范。
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