预计近期和中期全球核工业的“未来”如何发展? 英国《国际核工程》杂志采访了某些核工业专家[1]，请他们谈，受哪些“因素”驱使，今后几年能“看到”什么。英国的前景也值得关注。
三门核电厂1、2#机组
2015年12月巴黎COP21气候谈判后，对如何转向“低碳未来”有许多讨论。发电是改变世界的关键因素。很显然，世界某些地方关闭燃煤电厂是个“趋势；但还不清楚对核工业有何影响。 美国麻省理工学院（MIT）进行过“核电的未来”研究[2]，断言核电要大发展，核工业必须克服四个难题：成本、安全、废物处置和核扩散。现今又添了“公众认知”。正如德国和瑞典证明的那样，它可导致某些国家“放弃”核电。MIT的报告说，限制核电扩大的因素如下： · · · · 这些忧虑有何根据是个有争议的问题，但就全球对核电认知而言，差别极大。瑞典和德国决定分阶段关闭核电，而中国和印度发展核电非常积极。 MIT的研究断言，扩大核电，公众赞同至关重要。作为低碳电源，核电或许呈现更“正面”的观点；但作为解决全球变暖的一种方法，似乎还没有获得足够广泛的公众支持，表明可能需要更进一步的公众教育。 核工业内部有什么观点，能观察到什么趋势？采访了这个行业不同领域的专家，搜集的他们的观点见附录1-4。 国际能源署的核能技术路线图 国际能源署（IEA）2015年发表的报告谈到今后20年内核能的发展[3]。它说：“在能源供应和利用方面，当前的趋势不可持续。没有果断的行动，2050年能源相关的二氧化碳排放量几乎要加倍，化石燃料能源需求的增长会加剧供应安全的担忧。可以改变前进的道路，但需要能源革命，低碳能源技术要发挥重要作用。每个大国和部门都要全力投入。如果确信，现在做的投资决策不让我们长期用’次佳‛技术，那么任务非常紧迫。” 该报告接着说，核能的近期前景受福岛事故影响，引起对核电厂安全的担忧，导致“公众认可”率下降。这与全球经济危机结合，质疑资金密集项目的筹资，致使最近四年建设开工和并网率整体下降。但从中、长期看，核能的前景依然是正面的。2014年初，总计72个反应堆在建，是25年内数量最多的。 中国可能是核电增容的“老大”，从2014年17GW到2050年250GW。2050年，中国将占全球核电装机容量的27%。其它核电增长的市场包括印度、中东和俄罗斯。 核安全仍然是核能部门的当务之急。虽然核安全的首要责任在运营者，监管部门在确保所有操作在最安全水平上实施起重要作用。福岛事故的教训强调，监管机构应当坚强而又独立。必须提升各级部门的安全文化，特别是“后起”国家。 模块式小堆（SMR）能给较小电网或不适合大型核电机组的孤立市场提供电力，扩大核能市场。这种设计的模块性质或许还有助于突破融资屏障。该报告强调的一个因素是，如果核能的部署为实现部署目标需要提供低碳能源，那么供货商应证实，能按时、按预算建成，而且新设计能降低成本。必须整合最近的首台机组在项目管理和规划、人力资源配备、供应链设置、资格与监督，以及反应堆设计、建造简化和优化方面的经验教训。 这个报告虽然没有直接与项目联系，参考项目如芬兰的奥尔基洛德3#机组是不言而喻的。这个项目2005年8月开始建造。最初定于2009年并网发电，但经历了许多推迟。最近宣布，预期2018年开始运营。一个为期四年的工程，比预定计划晚了九年。这不是理想的、说服买主核电有生命力的方式。因此，这种趋势说明，核供应商必须确保有效的项目管理。 华尔街日报 2013年华尔街日报发表报告[4]，“什么阻碍着核能？”，涉及核工业面对的挑战以及潜在的、应对这些挑战解决方案。它们包括经济、公众的安全认知和核废物。 核电厂建造时间长，成本比其它主流电力资源高。美国能源情报署（EIA）估算，美国建造一个新核电厂要六年。很长的建造时间导致更加苛刻的融资条件，在部件和工程成本方面导致更严重的通胀。估算的核能基建成本是$5429/kW。相比之下，煤电$2883，煤气化$3718，而煤电+碳扣押为$5138。后者被视为非常昂贵的技术，允许用来满足新的环境标准。 对此的解决方案，包括通过各种机制如碳税或限额交易计划，对碳排放设置标价。颁证和批准过程机构改革能降低成本，然而这一举动的公众认知也许“适得其反”。 SMR提案能加快建设、降低成本和融资风险。迄今为止，美国核管理委员会（NRC）还没有给任何SMR出具证明文件。 福岛和切尔诺贝利事故成了公共意识，核能“风险”成了“负面”观念。 对此的解决方案是非能动安全。反应堆依赖常设冷却水以防过热，总有个公众“认知”：不管多么遥远，水泵总会故障并使冷却水供应中断。任何机械系统都可能发生故障；然而物理定律总是那么安全。必须应用自然规律如重力、传导和对流做出判断，而不靠包含多少冗余系统的机械装置。 1982年国会决定，美国需要深层地质存储核废物。超过30年了，核工业还在等待必要的监管步骤使之成行。深地存储设施花费了几十亿美元，但还不会建成。 说起来解决方案很简单，需要一个深地存储设施，但在可用之前，核废物仍然是个问题。 有什么可“觉察”的趋势？ 核供应商、国际能源署、华尔街日报，以及英国能源部长都提到SMR，因为有极好的潜质，暗示到2020年代中期，就应看到投入商业运营。
受访者普遍认为，世界各地的核能增长不会很均衡。某些国家从******上决定分期关闭核电，而其它国家有雄心勃勃的“扩容”计划。印度和中国很可能非常积极，而英国的计划如按英国政府的预期进展，也能成为令人振奋的市场。英国退出欧盟、法国和中国联合投资欣克利角C项目出现某些反复，也是可以理解的[5，6]，中广核集团的反映有“大家风度”[7]。 应对气候变化导致减少化石燃料使用，这将驱使核能与可再生能源成为“发电组合”。如果这样发展，将迫使核电厂做“负荷跟踪”运行，因此面对的是用核电“调峰”。不久的将来，灵活运行至关重要。 核能发展的关键障碍是公众对安全的“认知”。这迫使核能转向“非能动安全”。借此，即使有重大的自然事件如海啸，所有后备系统发生故障，反应堆靠物理规律确保安全。切尔诺贝利和福岛事故之后提出的问题是：“如果绝对会发生最严重的事件组合，有什么后果？”如果答案是解释怎样地不可能，公众将不会“心悦诚服”。回答必须是：“如果发生绝对严重事件，那时反应堆是安全的”。因此，可以期待本世纪中期会看到，非能动安全成为“标准”。 附录： 1．英国能源部长安德莉亚·利德索姆（Andrea Leadsom） “英国政府期待2025年看到国内18GW新核电容量在运行，提供英国电力需求的33%。英国还要更多关注降低能源需求，如更显著地转向电力运输，将导致大量增加低碳电力的需求。英国将远离煤炭，大概使用天然气作为过渡技术，在核能和可再生能源达到“互补”组合之前，可再生能源通常输出多变，因此期望核电充当电基荷并使“供需平衡”。 “英国政府废弃了原来不补贴核电的政策，承诺要使英国的供应链有竞争力。政府政策是保障供应的同时，转向低碳经济，新核电是实现这个目标的关键。发展新核能的关键是安全退役“遗产场址”，克服技能短缺。 “政府对转向SMR技术有重大承诺，我们想看到英国出口SMR技术。SMR有潜力促使核电成本下降，通过较短的建造期和更低的初始基建投资要求，使筹资更容易。因为SMR还在开发的初始阶段，没有商业运营的先例可用来确认这种潜质。政府做了开创性的工作，为SMR创立更加真实的基础。 “英国有个18GW新核电装机容量计划。我们完全承诺提供地质处置作为高放废物长期管理最安全和最可靠的措施。我们需要核废物问题永久性的解决方案。” 2．西屋公司新机组与重大项目全球市场开发副总裁格雷汉姆· 凯布尔（Graham Cable） “展望全球，核电很吸引人，虽然市场并不均衡。某些市场非常活跃，其它不然。******、经济以及环境考虑各不相同，因此，增长潜力千差万别。 “中国和印度电力需求很高，虽然中国增长缓慢下来，仍然很重要。印度2015年12月在巴黎COP21谈判时做出承诺，要对温室气体排放采取措施并对能源投资组合添加更多清洁发电。预计在这两个市场上，在可预见的未来，能源需求显著增长，印度有很大核能增长潜力。 “波兰是欧洲市场经济偏爱核电增长的例证。波兰新的燃煤发电经济吸引力很小，还有环境忧虑。 “其它有意用AP1000增加核能的国家是：英国、捷克、保加利亚、土耳其、墨西哥、巴西和越南。美国有许多电力公司也追求AP1000核电机组的联合建造和运营许可证。 “受经济、环境和******考虑的驱动，全球有很大兴趣。 “许多地区都曾推进新技术。西屋公司的AP1000反应堆固有地非能动安全，中国首台机组并网将在实践上得以验证。 “推进先进的建造技术、缩短建造周期、增加交付的确定性方面也在做工作。核电厂建造涉及的投资相当大，电厂商业运行仅仅表明开始返还投资。重要的是缩短建造周期，加快投资返还。AP1000核电厂模块式设计属建造中的“平行”活动，因此征税时间更短。 “运营者越来越追求交工的确定性和电厂可靠性的置信度。这就驱使更重视强健、透明和全球承认的颁证体系，如从美国核管会（NRC）取照。因为它证明机组的安全性、有颁证能力而且可靠。这通常与希望看到大量参考电站方面的信息并提供这种堆的运行经验相结合。 “核电厂是良好、可靠的大规模清洁基荷电源。因此，对多变的可再生能源如太阳能和风力发电是很好的补充。因此，有使核反应堆更好地负荷跟踪的发展趋势，给可再生能源提供甚至更好的补充。 “在西屋公司，我们相信，随着不断强调安全和绩效，技术发展将用来持续改进反应堆的可靠性、经济性，减少建造周期。包括提供更高地震环境下安全运行的各种选项。 “进一步的发展趋势是筹资和运营领域。某些国家寻求电厂建造产权投资，希望设备供应商在厂内发挥作用或者运行电厂。在英国，通常联合投资并开发一个项目；其它情况下，如在孟加拉和土耳其，有核抱负的国家可求助其它主权国家建设和运营核电厂。这是个政府赞助的制造商寻求扩大贸易和影响的领域，正变得活跃起来。 3．英国核退役机构首席执行官约翰·克拉克（John Clarke） “阻碍核电广泛接受的重要问题之一是核废物处置。除非核工业通过地质处置库证实，有可行的办法长期严密防护并处置核废物，公众认可是个挑战。 “为实现这个目标，核工业必须证实退役、核废物管理和废物处置的实践性。这个行业必须在玩新“玩具”之前，学会收起旧“玩具“。为此，需要： ■有正确的战略， ■有适当数量的资金， ■能按期交付使用， ■通过确保真实地发生，确证效能。 “在退役方面英国正在作出良好进展，需要进入处置库的许多核废物，已经实现数量上的减少。然而，除非核工业能够验证可以应对核废物问题，否则很难获得公众谅解。” 4．西屋电气公司新机组与重大项目先进技术项目副总裁里达·鲍泽（Rita Bowser） “巴黎COP21气候谈判之后，变得清楚的一件事就是，要满足设定的雄心勃勃的目标，也要满足预期的电力需求增长，核电必须成为解决方案的组成部分。 “一个可能特别感兴趣的领域是SMR。它的规模和设计有一定的范围。但在西屋公司，相信我们的250MWe的SMR设计，市场规模恰当，提升电网灵活性，有很好负荷跟踪能力，而且功率密度高，占地15英亩，物有所值。因此，适合工业应用和远离国家电网的边缘地区。 “世界许多地区对发展SMR感兴趣，拟作为能源基础设施组成部分。不同地区有各种感兴趣理由，但对SMR有确定的共同要求。表示兴趣的地区包括英国、澳大利亚、美国和非洲的某些地方。 “和任何核能系统一样， SMR首要的根本要求是设计和监管体制两者的安全性。重要的是使用证实的技术。 “另一重要特征是机组模块化。西屋公司的设计以单堆核岛为基础，由12个超级模块组成，在工厂内加工，运到现场组装。这就确保更快交货，更短和更简化地建造。整个制造过程欢迎派员进行质保检查。因SMR的位置可以很偏僻，很少依赖运输基础设施，每个超级模块必须能借助公路或铁路运输。 “西屋公司的SMR设计，着重吸收AP1000核电机组模块化的设计经验。 “非能动安全正在成为重要的考虑，对它的关注在增加。这种趋势看来要持续下去。非能动技术需要设计成内在的，因而将成为迈向“固有”非能动安全反应堆设计的伟大转变。 注释与参考资料 1. NEI，Fortune telling，7 July 2016 2.指MIT，The
Future of Nuclear Power: an Interdisciplinary Study (2003)， 3.IEA/NEA，Technology Roadmaps，Nuclear
Energy，2015 Edition 4.原文有误，实指KEITH JOHNSON，What's
Holding Back Nuclear Energy，The Wall Street Journal，Nov.
11, 2013 5. Steve Kidd，Achieving better nuclear economics – new designs and
industry structure? NEI，30 March 2016； 6.WNN，Hinkley gets one answer but more questions，29
July 2016；WNN，Reactions
to Hinkley Point C developments，29 July 2016 7. 光明网，英国突然暂停与中法核电项目 中方拟投60亿英镑，2016-07-30 |
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