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关注 | 全球核能发展展望

发布时间:2016-8-1 21:14    来自: 中国核网

不同国家的核电发展面临不同的发展机遇和挑战,这些依赖于背后的很多因素,包括:国家的能源及环境政策、电力需求的前景、能源资源的可获得性以及监管环境和电力市场。对拥有成熟核电运营技术的国家而言,挑战主要集中在核电站的现代化升级改造和长期运营方面;对于新兴新兴核电国家来说,面临的挑战主要是建设必要的核电基础设施和监管框架、获得公众的认可、培养熟练的工作人员;而对于其他某些特定国家来说,其主要问题是替换即将退役的核电站,以及提高扩大核能发展的可能性。

OECD欧洲

OECD欧洲成员国中,各国的核能发展政策各不相同。

德国、比利时和瑞士正逐步停止使用核能(分别于2022年、2025年和2035年);而芬兰、匈牙利和捷克共和国则计划提高其核电装机容量;英国已经制定了一个重大的新建项目规划(到21世纪20年代末核电装机容量将达到15GW左右),用于取代即将退役的核电站;波兰和土耳其等新兴核电国家的第一座核反应堆预计将于21世纪20年代早期投入运行;法国现有发电量的75%来自核电,但是计划在保持现有核电装机容量水平的情况下于2025年将核电份额降低到50%;核能发展大国立陶宛正计划于21世纪20年代早期建一座新的核电站。

对于OECD欧洲的许多成员国而言,其核能发展的重点在于老旧核电机组的长期运营和最终的更新换代。虽然目前全球正在运行的核反应堆中有30%位于OECD欧洲成员国内,但当下全球在建的70座反应堆中仅有4座(其中第三代EPR型反应堆2座,第二代VVER440型反应堆2座)在这些成员国中建设。目前在OECD欧洲成员国中处于运营状态的132座核反应堆中,近半数的反应堆运营年限均超过了30年。在许多核电公司正计划对核电站的长期运营和升级进行进一步投资的同时,监管机构也在逐一评估这些核电站能否再运行10年或更长时间。在今后的几十年里,很多反应堆将停堆退役,这个速度可能比新建项目的速度更快,因此核电占总发电量的份额也将下降。虽然在一些OECD的欧洲国家,核能的公众接受度比较低,但是在像英国这样的国家里,核电被视为保障能源和电力安全的重要选择,并且对电力行业的脱碳作出了重要的贡献。

欧洲的核工业成熟,有完善且强有力的监管制度,有强大的研发能力和经验丰富、技术熟练的专业技术人员。这些优势使得该地区非常关注核能的发展。在欧洲,因为可再生能源发电可以获得补贴,可再生能源发电的份额日益增加(尽管许多国家减少了对可再生能源发电的补贴,因为事实证明可再生能源的发电成本非常高)。所以在对需求的灵活性及负荷响应能力方面,发展核电所面临的挑战将更加复杂。

法国和德国多年的经验证明,核电站在一定程度上具备负荷跟踪能力、其新型的设计也能满足灵活性的要求。与基荷运行相比,负荷响应会影响核电站的经济效益并降低其盈利能力,除非运营商向电网经营者支付足够多的服务费用。大规模引入可再生能源电网导致电力批发价格降低,影响包括核电站在内的可调度技术的利用率。

美国

美国是世界上核电机组数量最多的国家。南加州沃格特勒(Vogtle)和佐治亚州萨默尔(VCSummer)的两个项目(每个项目都拥有两台第三代AP1000机组)是美国30多年来的首批新建项目,预计首台机组将在2017年底投入运行。美国所有的新建项目都在监管框架下的电力市场中进行,因为这种市场更有利于为诸如核电站这样的资本密集型项目提供长期稳定的政策框架,同时它允许公共事业单位通过电价的调整将建设成本转嫁给消费者。

1977年至2012年间,虽然美国没有新建核电机组,但通过一系列提升功率的举措将核电装机容量提高了6GW以上。然而,这种在原有基础上的电力升级潜力十分有限,要发展新一代的核电技术归根结底还是需要依靠新建核电站。页岩气的开发致使能源价格走低,同时也给核电的发展带来了新的挑战,因为廉价的天然气使得天然气联合循环电站的数量迅速增加。在2013年有四个核反应堆因为经济,维修成本或者安全问题被关闭。

尽管该核电站已经获得了延期牌照,但仍然选择关闭,其对外声称的原因是缺乏竞争力。明年可能会有更多的反应堆因为经济不景气而被关闭,但是从中长期来看,天然气的价格可能会逐渐上涨,尤其是在政府执行更加严格的CO2排放标准之后,这会使得核能的吸引力逐步增强。美国非常关注其核工业的重新发展问题,近年来美国能源部特别重视SMRs的发展。针对空气污染问题,美国环境保护署新颁布了更加严格的监管条例,这将进一步促使燃煤发电厂的关停,因此SMRs拥有替代燃煤发电厂的潜力。但是,由于近期美国没有对SMRs作出发展规划,一些在这个领域拥有领先技术的设计企业调整了SMRs的发展计划,减少了在这方面的努力。

日本和韩国

在建设核电站方面,美国和欧洲通常都在努力赶工期和控制预算,而日本和韩国凭借过去数十年持续的施工计划、先进的模块化设计以及管理良好的供应链,以令人惊叹的速度成功地完成了多个新核电站项目的建设。这与美国和欧洲的情况形成了鲜明的对比,美国和欧洲完成的最近的核电站建设项目分别启动于1977年和1991年。

在日本,除了近期正在施工的两座反应堆以外,日本境内新建核电站的前景不甚明了,甚至很可能会受到限制。受福岛第一核电站事故的影响,核电的公众接受度下降,新建核电站将面临等待监管审批和地方政府批准等方面的挑战。日本政府希望能够在2015年初重启数座核反应堆

韩国目前的核电装机容量为20.7GW,占其2013年发电量的27%。为了降低对进口化石燃料的依赖,并提升能源供应的安全性,该国制定了一个长期战略目标,以提升核电的份额。然而,在福岛第一核电站事故发生以后,一个更加温和的政策出台,即到2035年将核电装机容量提升到总发电量的29%,而非之前41%的目标。韩国的年平均设备利用率为96.5%,拥有丰富的运营经验和强大的运营能力。2009年韩国从阿联酋获得了首个出口合同并希望将出口扩大到其他中东国家和非洲。根据韩国与美国合作协议(123协议)中的条款,韩国目前被禁止从事铀浓缩和后处理活动,该协议限制了其发展完整的核燃料循环。如果韩美之间达成协议,韩国在拥有核废物后处理方面的能力之后,将可以让其进口的铀材料所开发出来的能量提高30%,并减少高强度放射性废物的量。

俄罗斯

由于日本的核电机组闲置,俄罗斯目前成为了继美国和法国之后,世界第三大核电生产国。其在役的核反应堆有33座,总装机容量达到了25GW。俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)是一家拥有全球领先核能技术的供应商,具有丰富的行业经验。该公司帮助大多数俄罗斯的核反应堆延长使用年限,迄今为止共有18座总装机容量为10GW的核反应堆获得了1520年的延寿。俄罗斯的反应堆中有一半是VVER型反应堆,这些反应堆或许也可以通过升级增加7%10%的装机容量。最早期的VVER型核反应堆以及所有处于运营状态的RBMK型核反应堆预计到2030年退役。

俄罗斯未来核能发展的主要驱动因素包括:更换老化的、待退役的核反应堆,增加新反应堆装机能力,到2030年实现将核电的份额从今天的17%提高到25%-30%。增加核能发电将有助于节省本国的天然气以用于出口。俄罗斯目前在建的核反应堆有10座,总装机容量为9.2GW(其中的Rostov3号机组实际上已经于20141229日并网)。计划到2030年还要再建24座(大约为29GW),其中包括先进的第三代VVER型反应堆、钠冷快中子增殖反应堆以及1座于20146月到达临界点的BN-800型反应堆。俄罗斯在核能技术方面的研发投入巨大,拥有先进的快中子增殖反应堆以及小型浮动式反应堆技术,小型浮动式反应堆可以为偏远地区提供核电。目前,俄罗斯的罗蒙诺索夫(Lomonosov)号浮动式核电站正在建设中,它由两个KLT-40S反应堆组成。

中国

中国是世界上核能市场发展最快的国家。根据2012年颁布的《核电中长期发展规划(2011-2020年)》,中国的目标是到2020年实现58GW的在运行装机容量(净装机容量),以及30GW的在建装机容量。中国的核能发展规划开始于20世纪80年代,首座核反应堆于1994年正式实现商业运行。

中国的核电机组以本国开发的技术为基础,并采用了从加拿大、法国、日本、俄罗斯联邦和美国转让的技术。福岛第一核电站事故后,中国将其2020年的核能发展目标进行了调整,运行装机容量从70-80GW降低至58GW,在建容量调整为30GW。同时,也加强了对核电站的安全要求,现在只允许建设符合三代标准的核电站。华龙一号和CAP1000设计代表了新的发展方向,其中CAP1000技术以美国西屋公司设计的AP1000为基础。中国将推广CAP1000技术,并期望实现正在设计中的升级版本---CAP1400的出口。

随着其国内反应堆设计和国内供应链的快速发展,中国的核能发展规划在过去的十年中发生了翻天覆地的变化,已经从核能技术进口国转变成为了本地技术开发国,并已经开始出口相关技术。目前,燃煤发电厂带来空气污染是中国发展核电的主要驱动因素之一。其他主要的动因还包括提升能源安全以及保持稳定的、经济的发电成本。随着中国令人瞩目的经济发展和持续的城市化进程,对于电力的需求也将快速攀升。经济性优势、稳定的负荷运行能力、满足东部沿海地带的电力需求外加核电的环境效益,使得核能成为了一种能够替代煤电的、极富吸引力的能源。要满足中国核电发展的宏伟目标,最大的挑战是持续培养和发展在核安全文化方面熟练的技术人员。此外,如果在内陆地区部署核电站,中国还必须解决河水冷却可能带来的水污染问题,以及水流速度过低所产生的影响。

印度

印度自20世纪50年代开始发展核技术,该国首座核电站于1969年开始投入运行。由于印度没有签署核武器不扩散条约(NPT),印度的核工业基本上是由本国自行发展的,其远期目标为开发能够使用钍增殖循环的核电反应堆,这是因为该国有丰富的钍资源储量但天然铀的储量非常少。印度很早就进行了核能的研究和开发,目前正在建设一座可以运行钍增殖循环的钠冷快堆。印度政府期望到2020年使其核电装机容量达到20GW,还宣布了自己雄心勃勃的目标,要在未来的几十年内提升核电的份额。据估计,印度可能会在2040年成为世界第三大核能国家。

进行融资和提升公众接受度是印度扩大核能供电份额需要解决的难题,而向国外投资商和技术供应商开放印度的核电市场是其面临的另一个挑战。虽然印度根据政府间合作协议框架在库丹库拉姆(Kudankulam)建立了两座第三代俄罗斯VVER型反应堆,但目前还没有其他的承建商能够进入该市场。印度已经签署了很多合作协议,还有许多工程公司和供应链公司建立了合资企业,这为未来核电项目的高度国产化奠定了基础。印度核电的发展还面临着一些其他的困难,包括在2010年通过的《印度核责任法》——具体来说就是看印度是否符合国际公认的核责任原则,以及引进国外核能技术的成本较高。

中东地区

伊朗布什尔(Bushehr)核电站于20139月正式投入商业运营,这是在中东地区第一座投入运营的核电站。阿拉伯联合酋长国(UAE)是目前该地区具备最先进核电技术的新兴国家,如今Barakah地区在建的四台核电机组中,有三台为韩国设计的APR1400型机组(第三座机组于2014年开始建设),总装机容量将达到5.6GW。第一台机组预计将在2017年开始投产发电,最后一台机组定于2020年开始投入运行。到2020年,阿联酋的电力需求量估计将超过40GW,接近2010年电力需求量的两倍。阿联酋已经将核能确定为未来电力供应的重要来源。

尽管阿联酋目前的电力需求仅靠天然气就可以满足,但事实证明,核能具有成本上的竞争力,并且是一种低碳能源,核电将成为阿联酋地区重要的基荷电力。除了上升的电力需求以外,该地区日益增加的淡水需求使得用核能淡化海水从中长期来看具有很大的吸引力。沙特阿拉伯宣布到2032年要建造16座总装机容量为17GW的核反应堆,并期望第一座核反应堆能在2022年投入运营。

约旦也计划最多建造两座核反应堆,并于201310月与俄罗斯签订了合同。

中东地区发展核能所面临的主要问题是建设核电基础设施、人员培训,以及培育高水平核电技术人才。为修建必要的基础设施,该地区正与IAEA紧密合作;而严格执行IAEA制定的时间表,也使得阿联酋成为了公认的榜样。由于该地区拥有丰富的石油和天然气,这些重要的能源将会吸引外国专家来帮助他们解决上述问题。这些专家可以通过培训和提出建议将他们的专业知识和能力传授给当地的员工,以提高他们的专业水平和能力。但是如果该地区内的核能发展规划项目密集,那么人们会担忧具有丰富经验的高水平核能专家的数量能否满足需求。

文章来源:摘自《核能技术路线图——2015年版    

 

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