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法国能源转型中的核能发展及其对社会的影响

北极星电力网新闻中心  来源:CNEA核能协会  作者:马识路  2020/7/17 17:47:56  我要投稿  
所属频道: 核电   关键词: 能源转型 法国 核电

北极星核电网讯:能源转型需要综合各方面全局考量,既要降低碳排放、也要保障民生和能源供给安全。法国和欧洲减少、关停核电的措施在这几点上似乎没有带来正面效果。大幅发展可再生能源的德国也并没有在电力碳强度上有所改善。对于任何国家而言,只有核能、煤炭和天然气是可操控、可随时满足电力需求、提供稳定基荷发电的能源。而煤炭和天然气碳排放高、天然气对供应国具有依赖性。相比之下,核能高效、清洁低碳和经济的能源,发展核电是各国应对气候变暖、追求和谐平衡的能源转型最有效的途径。

(来源:微信公众号“CNEA核能协会”  ID:China-nea  作者:马识路)

法国能源转型中的核能发展及其对社会的影响

一、无论从能源转型还是从社会民生来看,法国和欧洲采取的减核或关闭核电站的举措都似乎误入歧途。

根据欧盟确立的能源转型目标和政策方向,计划到2020年,温室气体排放量相比1990年至少降低20%,能源消费中可再生能源的占比提高到20%,并将能效提高至少20%。到2030年,减少40%的温室气体排放,能源结构中可再生能源的占比至少提高到27%,将能效提高27%-30%,同时电力系统联网率达到15%。到2050年,温室气体排放量相比1990年水平降低80%至95%。但是,在这些既定目标中,并未提及核能发展。

尽管有丹麦和德国的前车之鉴,法国仍主张减核,计划增加可再生能源占比,以替代部分核能。虽然2016年欧盟温室气体排放总量比1990年降低了22.4%,已超过2020年目标水平(20%),但此后碳排放的数据趋势并未满足预期。自2014年以来碳排放不减反增,且2017年欧盟排放量增加了1.8%,2018年同比增长0.7%。2015-2017年欧盟的一次能源消费量持续增长。欧盟不确定能否达到其确立的2020和2030年能效目标。

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图1:2017年欧盟一次能源消费量(百万吨油当量)

国际气候专家组(GIEC, Groupe International d'Experts sur le Climat)在最近发布的报告中称,如果不考虑发展核电,将无法达到遏制气候变暖的目标。

下图(图2)是欧洲电力数据实时监测网站显示的欧洲各国电力碳强度情况。图3、图4分别是法国和德国各种能源发电碳排放数据对比。

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图2:欧洲电力碳强度实时监测

(法国时间2019年4月28日8:15)

图3:电力碳强度实时监测——法国各种能源发电与碳排放对比

图4:电力碳强度实时监测——德国各种能源发 电与碳排放对比

(备注:法国碳排放示意图的每一级为2吨CO2当量/分钟,而德国碳排放示意图每一级为50吨/分钟。法国该时刻的核电碳排放约为8吨/分钟,德国天然气发电排放为23吨/分钟,煤电为175吨/分钟。)

法国是欧洲碳排放量最低的国家之一。我们从碳强度实时监测网站(图3、4)上可以看到,法国时间2019年4月28日上午8:15时,法国的碳强度为26g,而德国为357g。在这一时刻的发电能源结构中,法国77%的电力来自于核能,核电装机容量的利用率为62%。总装机容量853万千瓦的太阳能发电厂只有3%的利用率,发电量不到1%。风电装机利用率达到了32%,发电量占10%。天然气发电量仅占到1%,但碳排放量却高达全国发电碳排放的28%。由此可以看到,如果采用天然气替代部分减少的核电,会使碳排放大幅增加。

在同一时刻,德国5920万千瓦风电总装机中,只有12%正在发电,占全国总发电量的16%。太阳能装机利用率仅为1%,发电量也仅占1%。德国的碳排放大部分来自于煤电,占71%,天然气贡献了9%。德国和丹麦都建设了大量的风电太阳能装机,但并不能在碳排放上交出令人满意的答卷,个中原因值得深思。

如果比较一下2017年法德两国发电碳强度(图5),可以看到,德国每发一度电平均排放530克二氧化碳,是法国的8倍。

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图5:法德两国2017年发电碳强度对比

德国2017

总发电量5570亿千瓦时,平均每度电排放530克CO2

法国2017

总发电量5270亿千瓦时,平均每度电排放66克CO2。

如图6所示,除拥有大规模水电的挪威以外,所有欧洲低碳电力国都采用了核能和水力相结合的电力能源结构。

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图6:欧洲各国电力行业碳强度

二、核能不仅低碳、安全,还能在人们需要的时候及时提供稳定电力。

如果从建造电厂所消耗的材料数量来看(图7),核电无疑是最清洁的能源,消耗量远比其他能源少。人们普遍认为太阳能十分清洁,不排放二氧化碳,但要建造太阳能电厂需要消耗大量材料,而这部分对环境的影响往往没有引起足够的重视。

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图7:建设各类电站的材料消耗量

2017年1月18日19:00,法国电力需求达到峰值,在图8中可以看到,在这一时刻,太阳能和风能虽装机容量共占到法国全国总量的25%,但合并发电量仅占3%。2012年法国的峰值电力需求为1.02亿千瓦,而当时整个欧洲没有风没有太阳,用电需求却因天气极寒居高不下。

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图8:法国2017年1月18日电力能源结构实时监测

所以在这种情形下,如果还要降低核电比重,那么只能通过增加天然气发电来补偿。

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图9:法国计划用天然气替代部分核能

在图10中可以看到法国的居民电价同其他国家相比处在低位,法国零售电价中三分之一是发电成本,超过三分之一为税收。而这一税收收入的三分之二都被用于补贴可再生能源。德国风电太阳能总装机约为1亿千瓦,10年来不仅没有降低碳排放,反而成为欧洲高CO2排放国之一。丹麦声称国内电力消费中75%来源于可再生能源,但风电和太阳能发电的间歇性特点使得发电与电力需求基本无法匹配,于是丹麦不得不从德国进口煤电。丹麦的碳排放水平也不尽如人意。

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图10:2016年底欧洲各国居民用电价格

根据法国2015年的数据(图11),现行的能源政策导致的必然结果就是,每年高达10亿欧元的市场价值从传统发电企业通过补贴机制流向风能太阳能发电企业。而普通电力消费者缴纳的电力公共服务捐税每年对风电太阳能发电企业的补贴也达到了36亿欧元。作为传统发电企业的法国电力(EDF),必须从风能太阳能发电企业以0.09欧/kWh的价格购电,而法国的平均电价只有0.03-0.04欧/kWh。

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图11:可再生能源的直接和间接成本造成的价值转移

能源转型的目标首先应是降低碳排放,但德国关停核电,法国减核这些措施显然只能使碳排放增加。

能源转型的目标之二,应该是促进民生,而不是让贫困人群承担富裕人群的能源成本。普通民众每年需要为可再生能源支付200亿欧元。税收上涨导致电价不断上涨,造成了穷人替富人买单的局面。因为富裕阶层可以在屋顶装上太阳能板,只需在没有阳光时支付电费,也就是只为这个时段的电网和装机买单。那么全年其它时间的电网和装机成本由谁来支付?是那些没有足够的经济能力安装太阳能板的贫困人群。

能源转型的第三个目标应该是保障能源供给安全。能源政策在削减核能、关闭煤电厂、并将天然气作为替代能源的同时也应该从全局出发。天然气虽适合响应峰值用电需求,但缺点也很明显,就是对天然气生产国及其价格的依赖。

必须澄清的是,本文绝不是绝对否定风能和太阳能。在世界许多地区,如摩洛哥或美国加州,风能和太阳能有它们的位置,也会取得新的进步和长足发展。但它们在当地必须能支持峰值期供电,必须在它们取代化石燃料的同时,能进行可预测和稳定的发电,才能占得一席之地。但在欧洲,这些条件并不具备,风能和太阳能的实际作用只有在连接储能设备的情况下才能得到发挥,而储能技术在很长一段时间内还将处于边缘化状态。

水电是一种高效、清洁的发电技术,但它的使用受地理因素、降雪和降雨的局限。

因此,目前只有核能、煤炭和天然气在世界各国都可作为提供稳定基荷发电的能源(且可操控)。核能是高效、清洁低碳和经济的能源,在包括太阳能和风能在内的所有电力能源中,无疑是碳排放量最少的。综观现有的核电设施,它是成本最低的发电手段之一。

无论我们如何设想可再生能源的发展,国际能源署(IEA)认为,即使煤的份额将成比例减少,它的总量也会继续增长。煤炭是一种储量丰富的重要资源,全世界都在利用并在一定时期内继续使用。

因此,中国在提高煤电热效率方面的技术进步对于世界各国都有着重要意义。根据国际能源署(IEA)统计,2009年世界平均每吨煤发电量约为2083千瓦时(效率为30%),欧洲平均每吨煤发电2630千瓦时(效率为38%)。超临界燃煤电厂的平均效率已超过45%。世界能源理事会(WEC)的一项研究显示,如果世界上所有的燃煤电厂都达到清洁燃煤电厂最高标准,全球二氧化碳排放量将减少近10%。

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图12:煤电热效率不断提高

总之,能源转型政策的制定对未来的数十年发展尤为重要,既要从实用主义出发、实事求是,也要高瞻远瞩、全盘考量。

作者介绍:

马识路(Hervé Machenaud),原法中电力协会(PFCE)主席,法国电力集团(EDF)原执行副总裁、执行董事,曾担任法国电力集团核心业务部门——工程设计与发电部总经理,全面负责集团旗下国内和国际核电、火电和水电所有在运、在建项目和新项目开发。在此期间仍兼任集团亚太地区总经理职务。早在80年代初就被作为大亚湾核电项目技术总负责方的法国电力派驻到中国,担任大亚湾项目技术经理,是最早见证法中核电合作的专家之一。马识路先生现任中欧投资基金Trail Capital合伙人,致力于推进中法间核能合作。

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