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研究报告 | 全球核电策略动向与思考建议

2022-09-07 17:31来源:中能传媒研究院关键词:核电站核电机组核电收藏点赞

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2011年日本福岛核电站事故后,全球多国核电发展踩下“急刹车”,德国、意大利、韩国等国宣布“减核”甚至“弃核”。但近两年,新冠肺炎疫情冲击能源供应链、疫情后经济复苏拉动能源需求增长、乌克兰危机等事件接踵而至,导致全球能源价格飙升,欧洲陷入能源危机。出于对“黑天鹅”事件及地缘政治对能源市场持续影响的担忧,越来越多的国家开始调整核电策略,以降低对外能源依赖,保障能源安全。

(来源:微信公众号“中能传媒研究院”作者:罗曼 中能传媒能源安全新战略研究院)

一全球核电发展历程及现状

(一)全球核电发展历程

从20世纪50年代开始,全球核电发展大致经历了实验示范、高速发展、缓慢发展、逐渐复苏四个阶段:

1954-1965年为实验示范阶段。从1954年前苏联建成全球第一座商用核电站开始,该阶段全球共有38台核电机组投入运行,均属于早期原型反应堆,即第一代核电站。

1966-1980年为高速发展阶段。该时期受石油危机影响,核电得以高速发展,共有242台机组投入运行,均属于第二代核电站。期间美国成批建造了压水堆和沸水堆,并出口至其他国家,日本、法国等国引进了美国的核电技术。二代核电实现了商业化、标准化,目前全球在运核电站仍大多为二代核电技术。

1981-2000年为缓慢发展阶段。该时期,受石油危机导致经济发展减速、电力需求下降及三哩岛和切尔诺贝利核事故影响,西方国家核电发展滞缓。而中国、韩国和印度等国家在上世纪90年代仍继续大规模建造核电。

进入21世纪,全球能源紧张、碳减排约束等因素交互影响,全球核电进入逐渐复苏阶段。各国积极开展核电规划,第三代核电技术在各国取得重大进展并逐步推广应用。而近期,中国也成为全球少数几个掌握第四代核电技术的国家之一。

(二)全球核电发展现状

世界核协会统计数据显示,截至2021年底,全球共436台可运行核电机组,相比2020年减少5台,其中70%为压水反应堆。可运行核电机组总装机容量约396吉瓦,比2020年减少1吉瓦,其中在运机组装机容量为370吉瓦,比2020年增加1吉瓦。

2021年,全球核能发电量达2653太瓦时,比2020年增长100太瓦时。非洲、亚洲、东欧和南美的核能发电量增加,这些地区近年核电呈持续增长势头;西欧和中欧核能发电量也有所增加,但增长率下降;而因美国核反应堆的不断关闭,北美地区核能发电量连续第二年下降。

2021年,全球有8座大型压水反应堆开工建设,其中中国5座,印度2座,土耳其1座。此外,有1座铅冷快堆和1座小型模块化反应堆分别在俄罗斯和中国开工建设。2021年全球在建核电机组总数为53台,其中亚洲36台、东欧7台、西欧和中欧共6台、北美和南美各2台。

2021年,全球有10座反应堆被永久关闭,其中英国和德国各关闭3座,俄罗斯、美国、巴基斯坦和中国台湾地区各关闭1座。

表 全球核电装机TOP10国家有关情况

(截至2022年7月1日)

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注:统计数据未包含我国台湾地区

(数据来源:世界核协会、国际原子能机构)

二近期各国核电策略新动向

(一)美国:启动60亿美元核电纾困信贷计划

美国从1990年以来,核电装机容量和发电量一直保持较平稳状态,也较少有新的核电机组投产。美国能源信息署数据显示,2021年美国核能发电量7.78亿兆瓦时,近十年核电在美国发电结构中的比重基本不变,2021年为19%。过去十年,美国境内有十几座商业核反应堆因许可证到期而关停。目前,美国共运营92台核电机组,尚有2台AP1000核电机组处于施工中。现役的核电机组多为二代核反应堆,且机组平均运行年龄普遍偏高,有些机组甚至已申请延寿30年。

今年4月,美国政府启动一项耗资60亿美元的民用核能信贷计划,以帮助陷入财务困境的核电站所有者和运营商,该项计划优先考虑已经宣布关停计划的核电站。美国能源部称核电是其最大的清洁能源来源,而这些核电机组有四分之一以上处于财务危机中,信贷计划有助于避免反应堆过早退役,在控制碳排放的同时能保留成千上万的高薪清洁能源工作。

(二)法国:2050年新增2500万千瓦核电装机

从核电在本国电力结构中占比来看,法国是全球占比最高的国家,约占69%。此前,法国曾计划逐步降低核电占比,着力发展新能源。2015年,法国通过了《能源转型绿色发展法案》,计划到2035年核电占比从2015年的75%降至50%,将核电最高装机容量控制在6320万千瓦以内。

今年,法国核电政策在新建核电机组和旧核电机组延寿两方面都发生了大转向。2月,法国提出将从2028年开始新建6台EPR2机组,首台机组计划在2035年前投运,并在此基础上再新建8台机组,到2050年实现新增核电装机2500万千瓦。此外,法国现有核电机组将在符合安全条件前提下继续延寿运行,寿期从40年延长至50年以上。除大型反应堆外,法国政府拟投资10亿欧元支持小型模块化反应堆、新型反应堆和减少核废料的核燃料循环等技术的研发。

(三)日本:今冬最大限度利用现有核能

福岛核事故后,日本政府关闭了境内54座核反应堆。根据有关数据,日本2020年核电站生产的电力份额仅占4%。而今年3月的大地震使日本6座火电站关闭,叠加高温天气影响,日本重启核电呼声越来越高。

近日,日本经济产业省发布的《清洁能源战略中期报告》明确指出,应将核电与清洁能源作为重要电力来源持续使用。日本政府希望到2030年核电在能源结构中占比上升至22%。7月,日本当局明确表示将“最大限度地利用已确认安全的核能”。当月14日,日本首相在新闻发布会上宣布,除了目前运行的5台核电机组,日本政府准备重启其他4台核电机组,以避免今冬电力短缺。

(四)韩国:2030年核电比重将超三成

韩国现有25座核反应堆,其中19座在运行。2021年,核电在韩国能源结构中的占比为27.4%。韩国上届政府计划到2034年将运行中的核反应堆减少至17座,在2050年净零排放场景中,核电仅占电力供应的6.1%~7.2%。而现任政府推翻了上届政府逐步淘汰核电的计划,鼓励迅速恢复“核电厂生态系统”,提出核能应与可再生能源一起利用,以实现韩国2050年前净零排放的承诺。

7月5日韩国召开的国务会议上审议通过了“新政府能源政策方向”,决定到2030年,将核电在整体能源中的比重提升至30%以上,以提高能源安全并帮助实现碳减排目标。韩国政府决定重启新韩蔚核电站3号、4号机组修建工作,并在确保安全前提下使现有核电机组持续运转。此外,韩国政府将支持能源领域新产业出口,提出争取到2030年在海外新建10座核反应堆,并斥资4000亿韩元(约合人民币20.6亿元)自主研发小型模块化反应堆。据韩国贸易、工业和能源部消息,为了实现到2030年出口10座核反应堆的目标,韩国将致力于赢得捷克和波兰等市场。

(五)加拿大:成为全球小型模块化反应堆技术出口国

加拿大安大略、萨斯喀彻温、新不伦瑞克和阿尔伯塔四省政府于今年3月发布了一项名为《模块化小堆(SMR)部署战略计划》的联合战略计划。该计划确定了加拿大模块化小堆开发和部署的几个优先领域:(1)通过推动三条独立的小型模块化反应堆开发路线,将加拿大定位为全球小型模块化反应堆技术出口国,涵盖并网和离网应用;(2)建立强有力的核监管框架,重点关注公众和环境的健康与安全,同时确保合理的成本和建造周期;(3)确保联邦政府承诺对新的小型模块化反应堆技术提供财政和政策支持;(4)为原住民社区和公众的参与创造机会;(5)与联邦政府和核运营商合作,为小型模块化反应堆制定核废物管理计划。与此同时,加拿大安大略省电力公司和美国田纳西河流域管理局宣布合作开发包括小型模块化反应堆在内的先进核技术计划,并创建北美能源中心,促进北美能源安全。

(六)英国:将启动政府基金加速核燃料供应

英国正在研究组建名为“英国核能”的政府机构,计划未来十年以约每年一个新建核电项目的速度推进核电开发。今年4月,英国发布《能源安全战略》,表示将开发8个大型核电项目,并新建多座模块化小堆。到2050年,英国核电机组装机容量将在当前基础上实现翻三倍,达到2400万千瓦,届时能满足英国25%的电力需求。为保障核电雄心的实现,英国商业、能源和工业战略部将启动一项7500万英镑的核燃料基金,以促进国内核动力反应堆燃料的生产。

三思考与建议

(一)坚持积极安全有序发展核电

核能是一种清洁、高效、运行稳定的能源,积极安全有序发展核电,不仅有利于降低我国能源对外依存度,也有利于加快构建清洁低碳安全高效的能源体系,助力实现碳达峰碳中和。

我国《“十四五”现代能源体系规划》提出,到2025年核电运行装机容量达到7000万千瓦左右。要实现这一目标,需从以下几方面着力:一是要在严格监管、确保绝对安全的前提下,加强核电选址规划,合理布局新增核电项目。二是继续开展核能综合利用示范,推动核能在清洁供暖、工业供热(冷)、海水淡化、核能制氢、同位素生产等领域的综合利用。三是加快构建核电与其他清洁能源协同发展的机制,依靠数字化技术,打造“风光核储”一体化智慧能源系统。四是要加大对核能技术和核电安全性的科普力度,提升公众对核电的认知和接受度。

(二)多措并举保障核燃料安全

根据世界核协会数据,2021年全球核反应堆对铀的需求约为62500吨,在参考场景中,预计2030年和2040年全球铀需求将分别增加至79400吨和112300吨。而2011年福岛核事故后,全球铀行业陷入了长达十年的低迷期,国际铀价格低位徘徊,全球铀产量从2016年的63207吨大幅下降至2020年的47731吨。通过评估当前和未来的矿山生产能力,世界核协会预计,2030年全球初级铀产量约为70100吨,2040年下降至50600吨。依据当前各国核电策略和全球铀资源生产供应情况,可预见未来10~20年,如无增产,全球铀资源将可能供需失衡。

相较美、俄等国,我国铀资源探明程度低;因铀与煤炭、油气等矿产资源共存富集,矿业权大部分被煤炭和油气行业占有,外加地方政府环保准入条件限制,我国铀矿大基地获取采矿权难度较大;此外,全球优质铀资源大多被国外几大铀矿公司控制,在当前复杂国际形势下,我国在海外获取铀资源难度逐渐加大。对此,我国需多措并举,保障核燃料供应安全:一是加大国内铀矿勘探开发统筹协调和投入力度,聚焦找大矿、找富矿、找经济可采矿,尽快摸清我国铀矿资源家底。二是鼓励我国企业海外自主找矿,按照国际规则积极与外企合作开发铀资源。三是加快建设核燃料储备体系,提升国内核燃料应急保障能力。

(三)坚持核电装备“走出去”策略

我国已形成自主知识产权的华龙一号、国和一号等大型三代压水堆核电技术,系统掌握具有四代特征的高温气冷堆技术,多种各具特色的小型堆技术也正在进行工程示范准备。核电技术领域的新突破为我国核电装备“走出去”打下了坚实基础。

下一步,一方面,我国应继续加强核电科技研发和自主创新,积极参与国际核电标准编制和修订,提升核工业软实力,以标准体系“走出去”牵引配套装备“走出去”。另一方面,建立国家层面核电“走出去”统筹协调机制,完善相关法律体系,降低海外合作政策、融资等风险。与此同时,加强知识产权保护和管理,提升我国核电企业全球竞争力和影响力。

参考文献:

[1]王丽新.世界核电发展史简介[J].科技创新与应用,2012(06):122.

[2]World Nuclear Association.World Nuclear Performance Report 2022[R/OL]. /.

[3]World Nuclear Association.The Nuclear Fuel Report:Global Scenarios for Demand and Supply Availability 2021-2040[R/OL]. /.


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