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【前沿】英小型核电厂发电成本类似海上风力发电

发布时间:2017-9-14 17:45    来自: 中国核网

小型模块堆使用现有的或新的核技术,其规模是较大核电站的一小部分,而能够生产出大型核电站大约十分之一的电力。相比大型堆,这些小型核电厂很有可能称为未来核电发展的新风向。

国际原子能机构将电功率在300MW以下的核反应堆机组定义为小型堆。除了功率小,小型堆还具有建设周期短、换料周期长且选址成本低的特点。此外,它还具有模块化制造、简化并更安全的设计、经济性更好、清洁、多用途等优点。小型堆对电网要求不高,尤其适合发展中国家或者发达国家偏远地区的供电、工业制氢、海水淡化等应用。



近年来,受到大型核电站建设成本高,建设周期长以及投资回收期长等因素的影响,小型核电厂重新受到青睐,各国掀起了研发小型堆的热潮。 

英国也不例外。作为老牌工业国家——英国近年来一直面临着电力短缺的尴尬局面。英国在1965年和1976年,英国分别建造了欣克利角A和欣克利角B两座核电站。2000年,出于安全考虑,欣克利角A核电站在达到使用寿命年限后被关闭,而B核电站计划到2023年关闭。此外,旧核电站的退役再加上正在进行的火电厂退役计划,如果不增加新的电力供应来源,整个英国的发电量届时将比现在少20%。因而,在去年10月份,英国政府在力排众议以92.5英镑的上网电价确保了英国第一座大型核电站的落地。由于项目技术、成本、周期等问题,英国国内对于欣克利角项目一直存在质疑。



然而,罗尔斯-罗伊斯公司912日表示,在英国小型核电项目的发电成本类似于海上风力发电(拍卖价为每兆瓦时57.50英镑),这为开始大力寻求大型核电项目的英国提供了另一个可能的选择。

那么,小型堆的成本和经济性到底如何呢?


实际上,小型堆核能系统真正推广到市场应用,必须具有良好的经济性。具体可以通过设计、建造和运行策略来降低投资和运行成本。

1.研发成本

目前国际上围绕小型堆核能系统已经开展了多年的基础与应用研究,小型堆核能系统虽说是属于革新设计,但在开发过程中有许多共性的成熟技术可参考借鉴,如燃料组件、内置蒸汽发生器、控制棒驱动机构、主泵等方面的相关技术都是目前已经掌握的成熟技术。这将有效地降低小型堆核能系统的研发成本。

2.建造成本

小型堆核能系统由于设备部件体积小,因此大幅度地减少制造难度,消除了对大型锻件的锻造要求,尤其是反应堆压力容器,为优化制造提供了方便。同时,也降低了对设备运输方面的限制和要求,同时降低了设备运输成本。小型堆核能系统更容易实现模块化设计建造和批量化制造,将系统分成多个模块,每个模块在一个更可控的工厂环境下制造,然后运回厂址做最后的组装,这样就可缩短建造周期、有效控制进度、减少建造成本。同时,批量化有利于质量控制,将增强电厂的安全性和可靠性。小型堆核能系统相对于大型核反应堆系统,较低的投资成本和较短的建造周期会大大降低成本。可以在短时间内获得投资回报,提高资本投资效益。可以预计其动态投资经济效益与大型机组相比具有竞争力。



3.运行成本

运行成本通常由运行维护成本和燃料消耗成本构成。小型堆核能系统简化了系统设备,减少了系统的运行维护成本;可以通过灵活的运行参数选择、优化燃料循环,减少燃料消耗成本。同时小型堆核能系统还可以通过灵活多变的运行模式,提高系统的运行效率,进而降低运行成本。小型堆核能系统用于发电可以更好地协调电厂输出功率和满足不同用户的需求,并且小型堆的运行参数范围相对比较宽,对运行参数的选择比较灵活,为业主提供了操作的灵活性,增强电厂的经济性;用于供热运行成本也较低,特别是随着煤炭价格的大幅上涨,据测算核供热成本优势已经明显地显现出来;另外,核供热堆还可以采用其他灵活多样的运行方式开展综合应用,进一步提高热能利用率和经济性,如发展热电联供、低温核制冷,直接供应工业企业低温工艺热及蒸汽等;用于海水淡化与化石燃料相比也具有可竞争性。国际原子能机构针对不同能源海水淡化所进行的全面经济研究结果表明,核能海水淡化的产品水成本与化石燃料方案的成本在相同的范围内,当淡化设备的规模加大时,核能的优势便比较明显,因为从长期来看,化石燃料的成本明显要高于核燃料。



不难看出,在降低核电厂造价以及为小型电网系统供电等愿望的驱动下,小堆技术很有可能成为未来核电发展的一个方向,其经济性在未来某个时间节点也是可以得到肯定的。


参考来源

1.英国小型核电厂的发电成本类似海上风力发电

http://www.atominfo.com.cn/hxx/gyhxx_info.aspx?url=3053

2.中国发展小型堆核能系统的可行性研究 陈文军 姜胜耀

 

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