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核能发电的原理及未来发展趋势(下)

发布时间:2014-10-28 17:23   

铀储备

三种明显的分类,描绘了关于铀资源存在状况不同水平的信心。合理确定资源,指能够利用现有开采技术和采矿方法经济地获取的铀估计量。在美国,储备可以与合理确定资源互换使用。

估算额外资源是在合理确定资源基础上,再包括主要以未开发矿床的地理迹象为基础的可能铀资源,以及定义明确的矿床附近尚未勘察的矿床。除了估算额外资源外,推测资源包括主要根据直接证据和地质推断存在的铀。

期货价格包括未来所有生产中将会产生的运营和资金成本,用来估计能够从不同地质环境中提取的铀矿总量,并且独立于这些储备产出铀的市场价格。1975年起,由于铀勘探支出扩大,世界储备估量上涨了将近三倍。2009年经济合作与发展组织的核能机构报告称,以每磅59美元的期货价格,用于浓缩氧化铀的全球铀储备大约有77亿磅。

在此期货价格上,澳大利亚拥有最多的已知可采资源26亿磅,几乎占了世界总量的三分之一。美国以4.57亿磅排名世界第六。相比之下,以每磅50美元的价格,美国能源信息署估计,美国有5.39亿磅铀黄饼可供开采。

 图6已知可开采的铀资源

  来源:世界核能协会(World Nuclear Association

7美国主要铀资源储备位置

来源:美国能源信息管理局(US Energy Information Administration

美国大部分的铀储备在其本土西部。2008年,怀俄明州的铀储备总量全美第一,新墨西哥州排名第二。综上所述,这两个州的储量占最高可达每磅100美元的铀黄饼估计可用储备的三分之二,占低于每磅50美元的铀黄饼估计可用储备的四分之三。

铀生产

2012年,世界铀资源出产了将近1.29亿浓缩铀。其中,大约37%来自哈萨克斯坦,15%来自加拿大,12%来自澳大利亚。

8世界铀矿产量

来源:世界核能协会,2014

大约45%的生产来自原地浸析采矿,28%来自传统的地下采矿,17%来自露天采矿,剩下的来源于其它采矿活动的副产品。上世纪90年代以来,世界整体生产都有所增长。

美国的铀生产和开采在过去60年发生了巨大变化。上世纪50年代的铀生产,最初是由政府激励的,随着关键储备的发现,造就了当时的繁荣。60年代浓缩铀生产有所下降,但在70年代的能源危机期间又上升了,在1980年达到顶峰。2011年,来自8个矿床的生产量为400万磅。

9美国铀浓缩物产量

来源:美国能源信息管理局,2014

铀的市场需求

10全球核电装机总量(GW

来源:美国能源信息管理局,2014

电力领域是核能的主要客户,小部分用于船舶推进和宇宙飞船。从1980年到2011年,全球核电装机量以每年3.3%的增速增至369GW。同期美国的装机量以每年2.2%的增速增至101GW

美国核能发电能力占世界总核能发电能力的27%2012年,31个州65家发电厂的100个核反应堆供应全美电力的19%(大约7690亿千瓦时)。

2012年,美国民用核电反应堆业主和经营者购买了相当于5800万磅(29000吨)的铀。美国核电厂购买的铀83%来源于进口。2012年,来自澳大利亚和加拿大的铀一共占铀采购的36%,来自哈萨克斯坦、俄罗斯和乌兹别克斯坦的铀占29%

一般认为,如果需求大幅增长超过当前和预计水平,几十年内铀资源仍然充足。在民用核电的头三十年里,铀生产多于世界需求。结果导致大量军用和民用铀库存,在随后一些年才使用。

铀市场动态

加工成本占铀最终成本的88%,但是不像化石燃料发电,铀本身的成本只占核电总成本的小部分。

如果燃料成本增长一倍,煤的发电成本将增加50%以上,天然气增加90%以上,而核能只增加10%15%

铀市场有很多特征能将它区别于其他能源和商品市场。由于铀的应用限制很多(即核武器和核电厂燃料),只有有限数量的供应商和客户。

此外,由于历史的原因,铀分别在两个市场上进行全球贸易。美洲、欧洲和澳大利亚是一个市场,俄罗斯、东欧国家和中国等是另一个市场。

冷战期间,铀用于核武器是首要需求驱动。然而,冷战结束后,铀市场开始更贴近一个传统商品市场了。

随着反应堆订单日益增多,上世纪70年代初期铀的世界现货价格有所增长,但在1979年三哩岛事故后大幅下降。特定行业事件(如核电站或核处理设施事故)或二级供应来源涌入,对铀价产生很大影响。

2003年底开始,在一段持续相当长的低价期后,全球铀价开始上涨。这是由于新兴经济体,如中国、印度等发展核电,还有就是对于核能的共识:可以在几乎没有温室气体排放情况下供应可靠基本负载电力。既然铀不像其他商品那样在公开市场上贸易,买卖双方就进行个别协商,价格由独立市场顾问UxConsultingTradeTech发布。

 图11铀现货价格来源:Cameco2014

在美国,浓缩铀市场的区别在于原产国和合同类型。2012年,所有购买的加权平均价格是每磅54.99美元。以每磅51.04美元的价格销售,现货合同占14%,剩余的是以每磅55.65美元的长期合同出售。2004年以来,平均价格上涨了4倍以上。

12美国民用核电反应堆所有者和运营者购买铀的年加权平均价格    来源:美国能源信息管理局

核电的前景

2040年,全球核能发电能力预计以平均每年2.1%的增速,增至717GW。发展中国家的增长,预计将高于发达国家7倍以上。

2040年,美国核电站的发电量预计以平均每年0.2%的增速,增至将近8110亿千瓦时,但在总发电量中占比预计下降到16%

尽管1997年和1998年有5家工厂被淘汰,由于现存工厂发电容量的修改,现在的核能发电容量比1996年稍高一些。

Exelon是美国最大的核能发电运营商,期望在2017年之前通过修改一些现有工厂定额来加上额外的1300MW核能发电容量。它还计划,在2019年末淘汰OysterCreek核电站(636MW)。

TVA打算在2015WattsBar2号机组上线的时候扩大发电容量。美国核管理委员会批准了两项扩建,分别是南方电力公司(SouthernCompany20122Vogtle核电站双反应堆扩建和Scana公司20123Summer核电站双反应堆扩建。

132010-2040年世界各地区核电净发电量     来源:美国能源信息管理局,《2013国际能源展望》

2007年到2009年,一些公司提交了新反应堆许可申请。2012年,有涵盖8个新的核反应堆的三项申请,包括新的创新性模块式反应堆。对美国核能重新燃起的兴趣是由旨在支持清洁能源技术的政府贷款担保激发的。尽管核能在世界上广泛应用,但日本的核事故使得很多国家重新评估他们的核计划。

正是鉴于这次灾难,日本决定停止2030年前建设14个新核反应堆的计划,但仍然计划未来重启反应堆。德国的政策制定者正在推进2022年前关闭所有核反应堆的计划,瑞士也决定不再替换现有的5个反应堆。总的来说,随着对核安全的关注增多,受发展中国家驱动,预计核能的使用将增多。(来源:中国经济网 

译自:http://www.c2es.org

编译:工业和信息化部国际经济技术合作中心刘佳源金逸

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