我國“碳中和”目標下核能發(fā)展的路徑、機遇與挑戰(zhàn)

文/董和煦（中核戰(zhàn)略規(guī)劃研究總院）

近年來，極端氣候災害在全球頻繁發(fā)生，人們越來越意識到氣候的災難性影響。應對溫室氣體排放和氣候變化越發(fā)重要和緊迫。多年來，世界各國的研究和實踐證明，核電對于實現(xiàn)能源系統(tǒng)清潔低碳轉型至關重要。其在生產過程不排放溫室氣體，能量密度高，受自然條件的限制較小[1]。在雙碳目標下，核電在發(fā)電、制氫、區(qū)域供熱和海水淡化等方面將有更多發(fā)展機會。

一、核能發(fā)展的路徑

為搶抓機遇，實現(xiàn)高質量發(fā)電，核工業(yè)必須以安全為基礎，穩(wěn)步推進：

（一）要重塑核能在能源系統(tǒng)中的定位

在推進能源系統(tǒng)清潔轉型的階段，各種能源品種的地位和作用都將發(fā)生變化。同時，核電要擴大電力占比，替代高碳排放能源，積極補充和支持風能、太陽能、儲能等能源[2]。另一方面，要積極改變和創(chuàng)新，技術會變得更加靈活和智能。核電方向通過大中小型設施協(xié)同，地上、地下、水下多空間布局，搶抓機遇，開拓制氫、供熱等核能綜合利用市場，讓核電能夠在清潔能源替代競爭中確立優(yōu)越地位。

（二）堅持創(chuàng)新驅動發(fā)展

幾十年來，中國核工業(yè)從弱到強，積累了很多實用經(jīng)驗，也得到了一定的成果，但要在新能源系統(tǒng)中發(fā)揮良好的作用，還必須不斷進行科研創(chuàng)新，牢牢掌握核心技術[3]。1980年代以來，美國新建核電項目寥寥無幾，但并未停止新技術的研發(fā)，始終保持著強大的基礎研究能力。美國的經(jīng)驗值得借鑒，為提高經(jīng)濟競爭力，需要進一步優(yōu)化自主品牌和技術設計，需要加大對核心技術、核心部件和基礎材料的研究。探索實現(xiàn)局限性、固有安全性、高智能化、極致簡化、工廠預制、模塊化建設等特點。研發(fā)示范工作要分層次開展，形成分階段開發(fā)的技術布局。從長遠來看，科技原創(chuàng)性科技創(chuàng)新投資將形成持續(xù)穩(wěn)定的投資機制。

（三）堅持全產業(yè)鏈協(xié)同推進，與經(jīng)濟社會發(fā)展相協(xié)調

核工業(yè)在開拓和發(fā)展新領域的過程中，必須培育全產業(yè)鏈，夯實發(fā)電基礎，營造良好的市場環(huán)境，避免核電由他人控制的主要技術組件價格上漲等被動局面。落實“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”五個發(fā)展理念，使核電具有經(jīng)濟優(yōu)勢，造福社會，發(fā)展共享綠色產業(yè)。同時，需要在世界范圍內確定稱為“雙循環(huán)”的新一代發(fā)電模式，發(fā)展新型核能發(fā)電。

二、中國核能行業(yè)發(fā)展機遇

隨著技術的進步，特別是第四代核系統(tǒng)技術的逐步成熟和應用，它在減少碳排放和確保能源安全方面發(fā)揮著重要作用，例如海水淡化。

（一）發(fā)電

保守預測，2030年和2050年核電占總發(fā)電量的8%和20%（目前已接近世界平均核電發(fā)電量，達到發(fā)達國家核電水平）。也就是說，按年運行7800小時保守計算，裝機容量分別達到1.3億和4.1億千瓦。按照通用模式設定目標更有把握達成，以中國現(xiàn)有的能力是可以實現(xiàn)的。

（二）制氫

氫能是具有發(fā)展?jié)摿Φ亩文茉?，也是鋼鐵、化工等傳統(tǒng)工業(yè)的重要原料或還原劑。世界上許多國家，特別是美、日、法、韓等發(fā)達國家，都制定了氫能發(fā)展規(guī)劃并開展了相關工作。

（三）區(qū)域供熱

核能區(qū)域供熱是一個非常有前景的方向。世界上許多國家，特別是歐洲國家，已經(jīng)將住宅核供暖付諸于實踐，并商業(yè)化了大約50年。1954年，蘇聯(lián)用10兆瓦熱功率的實驗爐發(fā)展核加熱技術，在隨后的幾十年里，蘇聯(lián)等一批歐洲國家使用商業(yè)核反應堆進行供應。

三、核能未來發(fā)展遇到的挑戰(zhàn)

（一）安全和公眾接受性問題

核安全是國家安全的主要組成之一，安全問題是核工業(yè)發(fā)展的首要前提。2011年日本福島核事故后，世界各國紛紛吸取此次事故的教訓，積極采取措施提高安全水平，恢復發(fā)展信心。隨著我國進入新的發(fā)展時代，黨和國家對保障核安全的要求更加嚴格、標準更高，公眾對核安全的關注度和期望值也更高。只有解決了安全問題，公眾對核電的接受程度才會提高，行業(yè)才有進一步發(fā)展的空間。因此，面對雙碳目標，核工業(yè)必須在影響安全和公眾接受度的聯(lián)動方面下大力氣，為大規(guī)模發(fā)電奠定基礎。

（二）在未來能源體系中的靈活性問題

我國資源負擔與能源負荷不均衡，而且新能源時空不匹配，新能源具有波動性和間歇性，預計將對下一階段電網(wǎng)運行產生重大影響。此外，國網(wǎng)能源研究院預測，用戶端的夏冬負荷“雙峰”性質將更加明顯。傳統(tǒng)情況下，核電通常以基本負荷運行，不參與電網(wǎng)調峰。新的發(fā)展階段將出現(xiàn)核電靈活性不足的問題或將面臨更頻繁的調峰壓力。一項相關研究表明，隨著核電越來越多地參與調峰，電力系統(tǒng)的運行成本和單位發(fā)電成本將顯著增加。核能的多功能化利用或儲能裝置的廣泛發(fā)展，對于彌補核能調峰深度有限，對提高核系統(tǒng)靈活性具有重要意義，除此之外，它還在一定程度上避免了經(jīng)濟和安全問題。

四、結語

本文結合我國能源體系和核能發(fā)展現(xiàn)狀，分析核電產業(yè)的發(fā)展路徑，總結和分析了核電在發(fā)電、制氫、集中供熱、海水淡化等方向的發(fā)展機遇，并指出核能未來發(fā)展將會遇到安全和公眾接受性問題、在未來能源體系中的靈活性等問題的挑戰(zhàn)。