概要 原能源部长莫尼兹(Moniz)责成顾问委员会专题组描述一新的核电能计划,能到2030-2050年造成一种态势:届时可相当快速地部署一个或几个核技术。计划的主要动机至关重要,作用在于:利用核能、风能、太阳能以及其他可再生能源技术,减少全世界二氧化碳排放量,从而减缓全球平均温升,避免导致不利的气候变化。一个能动的美国核工业,是促进国家核不扩散政策目标安全利益的重要补充,此外,还可提供技术和实践,确保核废物安全、保安和有效管理。专题组假定这个计划的目标范围是每年部署的核电装机能力3-5GWe。 专题组不对创意是否“实际”或者“必要”负责。目的就是描述国家的一个可能的“选择”,或许证明有吸引力。例如,倘若天然气价格上升速度比目前的预期更快或缺乏吸引力;例如,倘若未来电力系统并不广泛依赖基荷电力。 私营部门目前不情愿大量投资美国核能,有五个因素:没有确立碳排放价格;重大技术、成本和新型核技术监管的不确定性;核废物管理和公众认知;预期的市场条件;对项目内/外部事件的意外干预,如影响超越私营投资者时间范围的核事故。 根据美国能源部(DOE)能源信息管理局(EIA)的估算,专题组发现,倘若隔夜基建成本 ̴2000美元/kWe,(不是现今估算的5000美元),新建核能发电的平准化电力成本(LCOE)应当可与其他发电技术的LCOE竞争。 然而,对于美国现有的和先进的反应堆,实现全成本竞争还有两个关键问题必须解决。首先,隔夜基建成本必须下降。电力市场必须在一段时间,基于避免碳排放的社会成本,或者通过发电的碳排放收费评估,或者作为一种选择,延伸无碳发电付费 ̴0.027美元/kWh(1GWe机组容量因子90%运行,每年2.13亿美元),承认无碳发电的价值。 其次,国内不同地区电价调整规则和调配的许多方面,对核能基荷发电适当重视具有挑战性。这种例子包括批发容量市场的税率结构、可再生能源发电优先调度规则和价格不足以保证投资回收。这些规则导致美国的核电机组提早退役,也使发展和投资新机组感到“气馁”。 专题组认为,重大的市场改组是任何核能计划成功的先决条件。 现有的核电机组 对于现有的核电机组,专题组支持DOE与联邦能源管理委员会(FERC)、国家监管机构,以及区域和独立系统运营商共同努力,鼓励保护美国堆群的各种安排,直到它们使用寿命结束,继续遵守现行安全和环保规定。专题组认为,如果要实现美国减排目标,这是必要的。 新建核电机组 对于新建核电机组,缺乏国家碳排放定价政策,专题组建议政府探索无碳发电付费约0.027美元/ kWh,时间待定。对无碳的可再生能源发电技术,应该设置类似的发电付费标准,现在还没有提供这样的支持。 假定市场干预已解决,假设存在这种产品付费,专题组不相信现在的轻水堆(LWR)核电机组需要大量额外支持。美国核管会(NRC)已批准在美国建造和运营大型轻水堆。模块化小型轻水堆已从美国DOE核能办公室获得设计认证、颁证、早期选址的财政支持。DOE应与NRC迅速解决与SMR相关的问题,如应急计划区的范围和控制室内操纵员的数量(见第Ⅱ节)。 先进核反应堆 专题组建议,美国着手启动先进核反应堆项目,支持同类首个(FOAK)商用规模反应堆的设计、开发、示范、颁证和建造。 毫不夸张地说,从二战结束时商业核能的婴儿期,这个产业的科学家和工程师、DOE实验室和大学,就在某种程度上调研了每种反应堆技术和相关的燃料循环。大型轻水堆随着时间推移,技术性能和安全方面还在演进,并已成为全球领先部署的技术。然而,在诸如测量和控制等领域以及系统工程和集成方面出现的、对不用矿物燃料发电感兴趣和巨大技术进展的欣赏,指引政府和私人风险资本投资于早期的各种各样的先进堆。DOE的第4代规划赞助了几种反应堆变体的研究。 每个候选系统有不同的反应堆运行特点和前景,许多关键性能指标超越现有的轻水堆,如隔夜基建成本更低(可能低30%)、热效率更高(可能高于30%)、更安全(预期每运行堆年事故发生率低一个数量级)、运行温度更高(提高效率、减少水使用,并可提供工艺供热),以及燃料利用率高(某些先进概念/燃料循环可能高50%或更高)。如果这样的进步可通过一个或多个先进堆系统实现的话,美国将在全球核能方面重获卓越。为此,专题组相信先进堆计划的考虑是及时和必要的。 专题组推荐四阶段的先进堆规划 计划的第一阶段(技术筛选)包括进行技术开发、工程设计,以及确立技术准备、基建成本和候选技术的LCOE估算需要的系统分析。里程碑I是推进一个(或多个)技术筛选决定。 第二阶段(子系统开发和反应堆示范准备)致力获取子系统开发和验证、前端工程设计,以及NRC批准示范装置。里程碑Ⅱ是推进示范项目的决策点。 第三阶段(示范装置运行)致力于示范装置的建设和运行,并准备同类首个商用机组的详细设计。里程碑Ⅲ是推进同类首台机组的决策点。 第四阶段(同类首台核电机组运行)包括同类首台商用规模机组的建造和运行。里程碑Ⅳ阶段将明确决定发电机组的私营投资者、银行、公用事业,以及业主/运营商致力于这种先进核能装置“第一波”的建设。 尽管估算非常不确定,但至少对于某些先进技术,专题组的中间估算是:这样的四阶段项目约需25年和115亿美元。联邦政府将分摊这些费用;每个合作伙伴按占比付费根据项目的风险有所不同。附表是公/私责任分割。 其他国家可能有兴趣参与这种项目,还可能包括大量财务捐助。然而,专题组指出,任何重大的财政参与可能伴随预期的成果分享和计划管理的参与,有不利条件(管理和决策的复杂性)。 核反应堆安全与颁证 NRC必须参与先进堆活动的所有四个阶段。NRC是全球严密关注降低事故风险的黄金标准。然而,审查和颁证过程漫长而昂贵,申请人承担用户的大部分工本费。目前,NRC只审查和批准轻水堆发电机组。NRC正致力开发非轻水堆技术发电申请的审查和颁证能力,而且对先进堆开发团体更便宜和更快速的过程有极大兴趣。 某些开发商可能寻求其他国家许可和/或建造首座反应堆,认为监管体系耗时较少。如果这个选择危及安全,事故风险将会增加。任何国家任何地方的安全或安保事件影响全世界,所以降低任何安全和安保标准事关重大。因此,某些国家颁证当局考虑新堆设计,很可寻求NRC的建议和帮助。虽然这样与NRC接触可能改善国际核安全,但在美国批准新设计运行仍需NRC正式和全面的审查。 专题组认为,当前的颁证框架足够灵活,适应分阶段颁证过程,会比现在的系统更高效和可预测。NRC监管范围的这种扩大需要额外的资源。政府和国会应该考虑调整目前NRC经费的安排,专题组建议联邦政府分摊某些费用。 国际联系 20世纪后50年,在商业核技术和全球范围内美国起源核电机组的建设方面,美国的领导能力允许美国通过施加强制性的影响,增进防止核扩散目标,延缓核燃料循环技术如铀浓缩和后处理的传播。专题组认为,如果美国和欧洲经济合作与发展组织(OECD)国家的核能部署持平或下降,核能利用及其相关的燃料循环将不可避免地转移到中国、印度、俄罗斯和韩国等大举扩张核规划的国家。在不同技术类型选择方面,核扩散的影响应该是重要准则,而美国在国际上影响这种决策的能力,本质上取决于国家是否参与先进核技术的开发。 专题组还强调,必须伴随任何国内核计划,同时考虑某些国际方面的问题: ●DOE和NRC应继续积极参与国际项目,确保美国的技术和安全/安保程序继续作为其他国家的基准。 ●美国应带头并与国际原子能机构(IAEA)合作,确保国内外的核设施可靠地免遭恐怖袭击、窃取核材料和网络入侵。 ●如果美国决定开始建造一个第四代技术的示范核能项目,就应对外、特别是对英、法、日、韩等密切盟友开放。 项目管理 专题组建议,应设立一个公私合营的公用事业公司,和总统提名、经国会确认的独立董事会,肩负先进核项目的四个阶段的权力和责任。公司应一次性国会拨款提供资金。立法结构应允许公司主要以商业模式运营,摆脱联邦收购、人事限制和年度预算/拨款循环。这是个适宜高度技术性开发/部署项目的结构,必须有效地运作、持续多年。这种方法降低私营部门投资者的风险,不使他们仍然忧虑核能方面美国政府政策的稳定性。在阶段I和II,公司会与DOE的国家实验室密切合作;在第III 和 IV阶段,与投资者和金融机构密切合作(参见X)。 这项研究应提醒读者,重建美国有力的核能计划,使之能成为重要的无碳资源,没有捷径。这样的计划要想成功,需要花费时间、大量公共资源、重组电力市场,以及持续和娴熟的技术管理关注。 结论 ●因为天然气价格变化无常,以目前的价格预计,核能成本不能与天然气发电竞争。 ●没有碳排放价格,给予现有和新的核能发电2.7¢/ kWh的额外报酬。 ●建立一新的公私合营公司管理先进的核倡议: (a)估算成本与日程安排:25年内四个阶段115亿美元,公私各出50%。 (b)国会一次性拨款。 (c)公司按照商业规律运营,而非政府惯例。 ● 安全、安保和燃料/废物循环是成功的未来核系统的构成部分 ●核事故无国家/地区界线。 重新构建充满活力的美国核能计划没有捷径,但可成为重要的无碳发电的资源。这样的计划很费时间,要大量公用资源,要改组电力市场,而且要持久和娴熟的管理关注。如果美国想在未来20-30年内有个先进的核选项,就要现在开始有个专题小组描述的那种激励。 依据资料:
|
Powered by Discuz! X3.2 © 2001-2013 Comsenz Inc.