我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)程中核能的地位和作用

吳 放

（山東核電有限公司，山東 煙臺(tái) 265115）

2020 年9 月22 日，國(guó)家主席習(xí)近平在氣候雄心峰會(huì)上宣布中國(guó)“力爭(zhēng)2030 年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。”在“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下，中國(guó)能源系統(tǒng)將加速清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型。核能發(fā)電具有生產(chǎn)過(guò)程不排放溫室氣體、能量密度高、無(wú)間歇性等優(yōu)點(diǎn)，可通過(guò)規(guī)模替代化石能源助力能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，同時(shí)核能還可在核能綜合利用等非電力應(yīng)用方面助力碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 能源領(lǐng)域“碳中和”關(guān)乎全球氣候變化和人類可持續(xù)發(fā)展

1.1 全球能源消費(fèi)嚴(yán)重依賴化石能源

一直以來(lái)，全球能源消費(fèi)和全球經(jīng)濟(jì)深度依賴化石能源。根據(jù)世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒[1]，2019年全球一次能源消費(fèi)總計(jì)583.90 EJ，其中化石能源占比高達(dá)84.32%，其中美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)化石能源分別占比為75.29%、77.39 和51.48%。我國(guó)化石能源占比為85.14%，略高于世界平均水平，比美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)等國(guó)家約高出10%～30%。我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)基本現(xiàn)狀是“偏煤偏炭”，在我國(guó)消費(fèi)的化石能源中，碳排放系數(shù)較高的煤炭占比是世界平均水平的2 倍。我國(guó)核能在一次能源中占比為2.19%，約為世界平均水平的一半、美國(guó)的四分之一，是法國(guó)的十六分之一。

1.2 化石能源為主體的能源體系難以支撐可持續(xù)發(fā)展

化石能源儲(chǔ)量有限且不可再生，按照全球2019 年的消費(fèi)速度，預(yù)計(jì)石油、天然氣僅夠繼續(xù)開(kāi)采50 余年，煤炭也僅夠開(kāi)采100 余年。考慮到全球人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)帶來(lái)的能源需求增加，化石能源將在更短的時(shí)間內(nèi)耗盡，無(wú)法支撐全球可持續(xù)發(fā)展。目前，全球化石能源探明儲(chǔ)量和產(chǎn)量如表1 所示。

表1 世界化石能源探明儲(chǔ)量及產(chǎn)量

研究表明，自1850 年以來(lái)，燃燒化石燃料持續(xù)向大氣中排放的以二氧化碳為主的溫室氣體且長(zhǎng)期積累，導(dǎo)致地球表明平均溫度升高，目前已經(jīng)造成全球平均溫度升高1.2 ℃左右，如不對(duì)碳排放進(jìn)行強(qiáng)有力干預(yù)，則到2100年全球平均氣溫升高將可能達(dá)到4～6 ℃，進(jìn)而造成災(zāi)難性氣候變化后果，威脅人類的生存?zhèn)€發(fā)展。

1.3 核能是全球能源消費(fèi)脫碳路徑的重要選項(xiàng)

2020 年，核電提供了全球三分之一的低碳電力，核電發(fā)電量為2.553 萬(wàn)億度千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少了29 億噸的碳排放，接近當(dāng)年全球能源相關(guān)碳排放的10%。2020 年中國(guó)核電發(fā)電量為3 662.5 億千瓦時(shí)，相當(dāng)于減少燃燒標(biāo)煤1.05 億噸，減排二氧化碳2.74 億噸[2]。

2021 年9 月23 日，經(jīng)合組織核能機(jī)構(gòu)（OECD/NEA）向G20 提交了題為《碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的核能》的報(bào)告，提出在1.5 ℃溫升目標(biāo)下，各種碳中和愿景下核電裝機(jī)的中位數(shù)是2050 年需在當(dāng)前392 GW 的基礎(chǔ)上增長(zhǎng)115%，也就是說(shuō)全球需要新增400 臺(tái)以上百萬(wàn)千瓦的核電機(jī)組[3]。如考慮老舊核電機(jī)組替代，則需要新建更多機(jī)組，要完成從燃料系統(tǒng)向清潔低碳經(jīng)濟(jì)性良好的轉(zhuǎn)變，發(fā)展核能技術(shù)至關(guān)重要。

2 中國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”的任務(wù)挑戰(zhàn)

2019 年我國(guó)能源消費(fèi)煤炭占比58%，占全國(guó)二氧化碳排放80%，煤電裝機(jī)高達(dá)10.4 億千瓦，占全球煤電裝機(jī)的50%。我國(guó)二氧化碳排放量占全球27%，其中能源消費(fèi)的二氧化碳排放比世界平均水平高30%。在“雙碳”目標(biāo)下，我國(guó)從碳達(dá)峰到碳中和只有30 年時(shí)間，距離碳達(dá)峰目標(biāo)已不足10 年。我國(guó)經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，減排力度和速度空前，要按期實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，挑戰(zhàn)巨大。

數(shù)年來(lái)世界各國(guó)研究和實(shí)踐證明，核能在能源減碳方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。核能生產(chǎn)過(guò)程中不排放溫室氣體，全壽期碳排放量小，具有能量密度高、無(wú)間歇性、占地面積小、受自然條件約束少，且核燃料具有可儲(chǔ)存可運(yùn)輸?shù)貎?yōu)點(diǎn)。在我國(guó)碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)程中，核能作為低碳清潔能源是能源轉(zhuǎn)型的重要選擇[4]。同時(shí)，隨著核技術(shù)的發(fā)展，核能還將發(fā)展非電力應(yīng)用價(jià)值，包括在核能供熱、核能制氫等費(fèi)非典綜合利用靈越發(fā)揮功能，并將幫助建筑、冶煉、化工等高耗能的終端用能領(lǐng)域的低碳轉(zhuǎn)型，有效降低二氧化碳排放，促進(jìn)終端能源消費(fèi)節(jié)約和高效利用。

3 中國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”路徑選擇及核能

3.1 IEA 預(yù)測(cè)的中國(guó)碳中和路徑

IEA 在其2021 年發(fā)布的《An Energy Sector Roadmap to Carbon Neutrality in China》[5]報(bào)告中，給出了中國(guó)實(shí)現(xiàn)2030 年碳達(dá)峰、2060 年碳中和的推薦路徑。其設(shè)定了兩種場(chǎng)景，一是政策情景（Stated Policies Scenario，STEPS），另一種是承諾情景（Announced Pledges Scenario，APS）。IEA 預(yù)測(cè)中國(guó)碳排放將持續(xù)增長(zhǎng)，到2030年前后將達(dá)到峰值。中國(guó)的碳排放主要來(lái)自發(fā)電企業(yè)，占比48%，工業(yè)消耗占比36%，運(yùn)輸占比8%，建筑占比5%。至2050 年，中國(guó)現(xiàn)有燃煤發(fā)電、化工、鋼鐵水泥生產(chǎn)、道路運(yùn)輸、建筑等能源有關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施在壽期運(yùn)行將排放1 750 億噸二氧化碳。在STEPS 情景下，可實(shí)現(xiàn)2030 年碳達(dá)峰，但到2050 年和2060 年仍有70 億噸和60 億噸的二氧化碳排放。按照APS 情景，中國(guó)有望在2050 年將碳排放降低至18 億噸以下，到2060 年實(shí)現(xiàn)碳中和。IEA 按照APS 情景對(duì)中國(guó)一次能源需求進(jìn)行了預(yù)測(cè)。在APS 情景下，2030 年太陽(yáng)能和風(fēng)能裝機(jī)在2020 年基礎(chǔ)上增加2 倍，核能增加75%。2060 年，太陽(yáng)能和風(fēng)能將在2020 年基礎(chǔ)上增加將近10 倍，核能增加4 倍。

3.2 國(guó)內(nèi)關(guān)于核能和我國(guó)能源系統(tǒng)碳中和的研究

王仲穎在《中國(guó)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的中長(zhǎng)期戰(zhàn)略與途徑》[6]的研究指出，在1.5 ℃目標(biāo)情景下，我國(guó)在技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)可承受能力、各領(lǐng)域能源轉(zhuǎn)型實(shí)施路徑等方面仍缺乏充分基礎(chǔ)，需要加強(qiáng)國(guó)際合作、創(chuàng)新突破技術(shù)瓶頸，以早日形成技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)可承受、全社會(huì)共同參與的零碳能源系統(tǒng)方案，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)全社會(huì)凈零碳排放。

核能是目前已經(jīng)掌握的技術(shù)成熟、可大規(guī)模開(kāi)發(fā)的、穩(wěn)定可靠的零碳能源。核電價(jià)格相對(duì)低廉，有助于降低能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型成本。核能與零碳?xì)浜土闾紵岬鸟詈蠞摿?qiáng)化了核能在我國(guó)能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型過(guò)程中的地位。安全積極有序發(fā)展核電是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和進(jìn)程中必要一環(huán)。

3.3 核能和可再生能源可以支撐我國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織在其提出的能源轉(zhuǎn)型方案[7]中指出，為實(shí)現(xiàn)快速脫碳，到2040 年前后清潔能源將在我國(guó)成為主導(dǎo)能源。方案預(yù)計(jì)，2030 年之前，清潔能源占比將從15.3%提高到31%；2030—2050 年期間，我國(guó)進(jìn)入清潔發(fā)展增速最快的階段，到2050 年達(dá)到75%；2050—2060 年，我國(guó)清潔能源發(fā)展仍保持較高水平，到2060 年90%能源需求由清潔能源滿足，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)體系全面轉(zhuǎn)型。2030 年前，全社會(huì)用電量年增速為3.6%，2030年達(dá)到10.7 萬(wàn)億千瓦時(shí)，2050 年達(dá)到16 萬(wàn)億千瓦時(shí)。2050—2060 年全社會(huì)用電增速為0.6%，2060 年全社會(huì)用電量17 萬(wàn)億千瓦時(shí)。全社會(huì)2/3 的能源消費(fèi)均為電能，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)體系轉(zhuǎn)型[6]。

同時(shí)，可再生能源規(guī)?；靡矊⑹俏覈?guó)能源發(fā)展的基本趨勢(shì)。我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源潛力巨大，太陽(yáng)能和風(fēng)能可以成為我國(guó)能源體系中的主力能源。文獻(xiàn)給出我國(guó)如表2所示。

表2 我國(guó)風(fēng)能和太陽(yáng)能資源潛力

我國(guó)能源轉(zhuǎn)型必須解決好能源轉(zhuǎn)型帶來(lái)的一系列問(wèn)題和挑戰(zhàn)，并始終確保能源安全。舒印彪在關(guān)于《構(gòu)建以新能源為主體地新型電力系統(tǒng)框架研究》[8]討論了電力系統(tǒng)面臨地問(wèn)題和挑戰(zhàn)時(shí)指出：在電力供應(yīng)保障方面，電源、電網(wǎng)的規(guī)劃和決策，面臨資源稟賦和運(yùn)行雙重不確定性且具有明顯地路徑依賴性，新能源“大裝機(jī)、小點(diǎn)亮”的小發(fā)時(shí)保障供應(yīng)難度大；罕見(jiàn)氣象、極端天氣下的供應(yīng)保障難度更大。

在我國(guó)未來(lái)能源轉(zhuǎn)型中，必須更加重視核能的穩(wěn)定、可靠、經(jīng)濟(jì)所能發(fā)揮的作用。在靠近負(fù)荷中心的中東部地區(qū)建設(shè)一批核電基地，在其他地區(qū)適當(dāng)布局具備綜合供能能力的核能基地，將為我國(guó)逐步實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型提供堅(jiān)實(shí)有力的支撐。

4 核能將在“碳達(dá)峰、碳中和”重點(diǎn)行動(dòng)方面發(fā)揮作用

4.1 “碳達(dá)峰、碳中和”重點(diǎn)行動(dòng)

《讀懂碳中和——中國(guó)2020—2050 低碳發(fā)展行動(dòng)路線圖》[9]一書(shū)指出，實(shí)現(xiàn)碳中和需要國(guó)家層面統(tǒng)一部署，要研究政策機(jī)制，制定方案行動(dòng)，推動(dòng)一批重大工程落地，主要包括：戰(zhàn)略路徑選擇、區(qū)域協(xié)調(diào)、國(guó)際貿(mào)易和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型、電源電網(wǎng)優(yōu)化、節(jié)能、各行業(yè)脫碳、能源投資、能源消費(fèi)、國(guó)際合作等許多方面。全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織在其碳中和路線中建議，在能源、工業(yè)、交通、生態(tài)、環(huán)境等關(guān)鍵領(lǐng)域開(kāi)展重點(diǎn)行動(dòng)，主要包括清潔發(fā)展跨越行動(dòng)，化石能源轉(zhuǎn)型行動(dòng)，能源互聯(lián)互通行動(dòng)，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)行動(dòng)，零碳社會(huì)建設(shè)行動(dòng)，生態(tài)治理協(xié)調(diào)行動(dòng)。在上述八個(gè)方面，核能都將能夠提供獨(dú)特的應(yīng)用價(jià)值。

4.2 核能助推清潔發(fā)展跨越

截至2021 年12 月31 日，我國(guó)大陸在運(yùn)核電機(jī)組有53 臺(tái)，裝機(jī)容量為5 464.7 萬(wàn)kW，全年累計(jì)發(fā)電量為4071.41 億kWh，占全國(guó)累計(jì)發(fā)電量的5.02%。

我國(guó)目前已經(jīng)全面掌握先進(jìn)三代核電技術(shù)，模塊式高溫氣冷堆在內(nèi)的先進(jìn)堆型正在研發(fā)或已開(kāi)工建設(shè)，已經(jīng)形成了從涉及制造、建造、運(yùn)行維護(hù)、服務(wù)一體的完整產(chǎn)業(yè)鏈，具有世界先進(jìn)水平。積極安全有序發(fā)展核電，將為我國(guó)能源清潔發(fā)展跨越行動(dòng)提供強(qiáng)大推動(dòng)力。到2030 年、2050 年、2060 年核電裝機(jī)至少1.1億kW、2 億kW、2.5 億kW，這一目標(biāo)必要且可行。

4.3 核能助推化石能源轉(zhuǎn)型

按照碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”要求建設(shè)可靠的新能源，支持化石能源有序退出。我國(guó)目前已經(jīng)掌握的先進(jìn)核電技術(shù)及在建的核電廠可以在負(fù)荷跟蹤模式下運(yùn)行，提升電網(wǎng)運(yùn)行的靈活性，支持間歇性可再生能源的部署，同時(shí)保障電力安全。已建成的核電廠可通過(guò)熱電聯(lián)供、制氫、儲(chǔ)能等手段實(shí)施核電靈活性改造，以更好支持可再生能源部署。利用核電制備零碳?xì)?，氫燃料作為跨季?jié)、跨地區(qū)儲(chǔ)能手段，循序推進(jìn)燃燒氫發(fā)電。推進(jìn)大型核電熱電聯(lián)供，適時(shí)推進(jìn)高溫氣冷堆及其他先進(jìn)小堆的部署，實(shí)現(xiàn)發(fā)電、供暖、供應(yīng)工業(yè)蒸汽、供氫等，實(shí)現(xiàn)石油煤炭等終端能源的直接替代。

4.4 核能助推能源互聯(lián)互通

能源互聯(lián)互通是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和技術(shù)方案的關(guān)鍵。核電通過(guò)核電發(fā)電、提供轉(zhuǎn)動(dòng)慣量改善電網(wǎng)抗擾能力支持電網(wǎng)。依托核電基地建設(shè)清潔能源基地，構(gòu)建區(qū)域骨干供熱管道連接城市供熱管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)新能源開(kāi)放，形成區(qū)域的能源互聯(lián)和清潔供能，并實(shí)現(xiàn)新能源的有效消納。以核電基地或多組小型反應(yīng)堆為中心，構(gòu)建局地綜合能源中心，實(shí)現(xiàn)電、熱、汽、氫聯(lián)產(chǎn)、聯(lián)儲(chǔ)、聯(lián)合運(yùn)行，形成更廣泛的能源互聯(lián)互通。

4.5 核能助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)

核電是資金密集、技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，積極安全有序發(fā)展核電，在助推能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí)，帶動(dòng)核電產(chǎn)業(yè)和核電高端裝備制造業(yè)發(fā)展，立足國(guó)內(nèi)國(guó)際雙循環(huán)，發(fā)揮在我國(guó)在核電全產(chǎn)業(yè)鏈、全價(jià)值鏈的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)向核電技術(shù)服務(wù)等知識(shí)技術(shù)密集型和生產(chǎn)性服務(wù)業(yè)轉(zhuǎn)型。

利用核能既提供電能又提供熱能的優(yōu)勢(shì)，為優(yōu)化我國(guó)傳統(tǒng)的鋼鐵、化工、建材料等高能耗產(chǎn)業(yè)的節(jié)能提效和電氣化替代，提供技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。核能還提供了獨(dú)特的非電力應(yīng)用價(jià)值，包括制氫、工業(yè)供熱、區(qū)域供暖、海水淡化、合成燃料和化工產(chǎn)品生產(chǎn)等，幫助這些難以實(shí)現(xiàn)電氣化的部門脫碳，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

4.6 核電行業(yè)的能效提升

壓水堆核電機(jī)組是當(dāng)今世界和我國(guó)的主流核電機(jī)型，其設(shè)計(jì)成熟，安全可靠，但也存在熱效率不高的問(wèn)題。尤其是核電機(jī)組單機(jī)容量高，較低的熱效率造成能源浪費(fèi)，也不利于環(huán)境保護(hù)。因地制宜，發(fā)展核能綜合利用，通過(guò)熱能“高品質(zhì)發(fā)電、中品質(zhì)供熱、低品質(zhì)生態(tài)利用”，提高能效，減少居民供暖、工業(yè)蒸汽等對(duì)化石能源消費(fèi)的依賴和減少碳排放。

4.7 核電要積極參與零碳社會(huì)建設(shè)

在能耗雙控和碳排放雙控的大背景下，在清潔低碳能源條件較好的地區(qū)，推動(dòng)用能企業(yè)向清潔能源基地周邊布局，“以能聚產(chǎn)”有望成為新的產(chǎn)業(yè)布局形態(tài)。以核能清潔能源基地為中心，通過(guò)提供零碳電力、零碳熱力、零碳?xì)浼扒鍧嵉?，與集中式和分布式新能源有機(jī)結(jié)合、高度融合、良好協(xié)同，可成為地方吸引投資，發(fā)展經(jīng)濟(jì)的新優(yōu)勢(shì)，為地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供新動(dòng)能。核能將為地方生產(chǎn)生活方式綠色轉(zhuǎn)型、培育地方零碳經(jīng)濟(jì)社會(huì)新形態(tài)、打造零碳城市提供強(qiáng)大動(dòng)力。

4.8 核電參與生態(tài)治理協(xié)同

核電作為能源基地，發(fā)電、供熱、制水、制氫一體化，提高廠址資源及設(shè)施設(shè)備利用率，減少資源消耗。通過(guò)熱電聯(lián)供，減少向環(huán)境排放廢熱，提高能效和能源產(chǎn)出的同時(shí)，保護(hù)海洋等生態(tài)環(huán)境。通過(guò)海水淡化方式制水供水，減少生產(chǎn)生活對(duì)天然水資源的過(guò)度消耗，改善天然河流湖泊水資源狀況，改善生物多樣性條件。通過(guò)核能綜合利用，將低品質(zhì)余熱用于生態(tài)育林，支持高科技農(nóng)業(yè)發(fā)展，增加核能清潔能源基地周邊碳匯，實(shí)現(xiàn)負(fù)排放。

5 山東核電在核能綜合利用方面的探索

5.1 “山東海陽(yáng)等核能綜合利用示范”寫(xiě)入了國(guó)家“十四五規(guī)劃”

核能作為零碳排放的能源供給形式，正從原有單一電能供應(yīng)向多種非電核能綜合利用領(lǐng)域拓展，發(fā)揮減排降碳、確保能源安全的重要作用。海陽(yáng)核電在2018 年第一臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)之際就積極謀劃核能綜合利用，圍繞電廠余熱利用、熱效率提高，結(jié)合地方清潔取暖、綠色協(xié)調(diào)發(fā)展的實(shí)際需求，創(chuàng)造性地提出“現(xiàn)實(shí)可行、兼顧長(zhǎng)遠(yuǎn)，由易到難、分步實(shí)施，地方協(xié)同、產(chǎn)業(yè)配套，生態(tài)優(yōu)先、綠色發(fā)展”的原則，加大科技研發(fā)投入，緊盯能源革命技術(shù)前沿，積極開(kāi)展核能綜合利用技術(shù)研究，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)在核能綜合利用領(lǐng)域的空白，先后建成投產(chǎn)了我國(guó)首個(gè)核能供熱商用示范工程、世界首個(gè)水熱同傳、水熱同產(chǎn)同傳項(xiàng)目。2021 年，國(guó)家“十四五”規(guī)劃明確提出“開(kāi)展山東海陽(yáng)等核能綜合利用示范”，充分印證了海陽(yáng)核電核能綜合利用探索和實(shí)踐契合國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的需要，為未來(lái)核能產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展方向提供了重要參考。

5.2 海陽(yáng)核能供熱工程實(shí)踐

海陽(yáng)核電結(jié)合前期開(kāi)展的核能供熱工程可行性研究情況，確定依托海陽(yáng)核電一期2 臺(tái)AP1000 壓水堆核電機(jī)組為海陽(yáng)市進(jìn)行城市采暖供熱計(jì)劃，分兩步實(shí)施。第一步，利用現(xiàn)有廠區(qū)輔助蒸汽裕量向海陽(yáng)市政70 萬(wàn)m2供暖；第二步通過(guò)汽輪機(jī)抽汽為海陽(yáng)市政供熱，供熱面積450 萬(wàn)m2。2019 年11 月，海陽(yáng)核能抽汽供熱一期工程70 萬(wàn)m2項(xiàng)目建成投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)核能供熱零的突破，被國(guó)家能源局命名為“國(guó)家能源核能供熱商用示范工程”。2021 年11 月，海陽(yáng)核能供暖二期450 萬(wàn)m2供熱工程投產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)海陽(yáng)城區(qū)核能供暖全覆蓋，海陽(yáng)市成為中國(guó)首個(gè)“零碳”供暖城市。海陽(yáng)核電1號(hào)機(jī)組取代了12 臺(tái)燃煤鍋爐，成為世界上最大的熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組。采用核能供暖后，海陽(yáng)市每個(gè)供暖季預(yù)計(jì)可節(jié)約原煤10 萬(wàn)t，減排二氧化碳18 萬(wàn)t、煙塵691 t、氮氧化物1 123 t、二氧化硫1 188 t，相當(dāng)于種植闊葉林1 000 公頃，同時(shí)全廠熱效率從36.69%提高到39.94%，每年可減少向環(huán)境排放熱量130 萬(wàn)GJ，有效改善區(qū)域大氣環(huán)境和海洋生態(tài)環(huán)境。

5.3 水熱同傳和水熱同產(chǎn)同傳的工程實(shí)踐

為進(jìn)一步拓展核能綜合利用技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用和緩解北方地區(qū)冬春兩季季節(jié)性缺水的實(shí)際問(wèn)題，2020 年11 月15 日海陽(yáng)核電建成投運(yùn)了全球首個(gè)水熱同傳示范工程，取得核能綜合利用的新突破。水熱同傳打破了供水、供熱需要三根管道的傳統(tǒng)模式，大幅度降低了供水、供熱的工程投資及運(yùn)營(yíng)成本，能夠節(jié)約寶貴的城市地下空間資源，可同步緩解區(qū)域熱資源緊張和水源緊張兩項(xiàng)事關(guān)民生的重大問(wèn)題。在水熱同傳基礎(chǔ)上，2021 年5 月份，海陽(yáng)核電與清華大學(xué)合作建成世界首個(gè)“水熱同產(chǎn)同傳”試驗(yàn)工程，中國(guó)工程院院士及專家評(píng)估認(rèn)為，該項(xiàng)技術(shù)整合實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)單獨(dú)產(chǎn)熱供熱、單獨(dú)制水供水兩套系統(tǒng)的功能，降低了建設(shè)投資和運(yùn)行成本，提高了能源及設(shè)施利用率，應(yīng)用場(chǎng)景十分廣泛。該項(xiàng)技術(shù)為核電廠生產(chǎn)清潔的電、零碳的暖、純凈的水打開(kāi)了新局面。

5.4 海陽(yáng)核能綜合利用后續(xù)拓展

海陽(yáng)核電按照新發(fā)展理念要求，以能源綠色低碳發(fā)展為目標(biāo)，確立了核能梯級(jí)高效利用思路，持續(xù)開(kāi)展一系列核能綜合利用技術(shù)研究和工程實(shí)踐，目前積極推進(jìn)大規(guī)模核能抽汽供熱、海水淡化工程研究、核能+現(xiàn)代農(nóng)業(yè)等場(chǎng)景的應(yīng)用和開(kāi)展。其中，大規(guī)模核能抽汽供熱關(guān)鍵技術(shù)研究方面，研究3 000 萬(wàn)m2大規(guī)模供熱，并通過(guò)長(zhǎng)輸管網(wǎng)和大溫差技術(shù)為核電基地100 km 范圍的城市供暖。核電廠大型海水淡化工程研究方面，完成了分二期實(shí)施、全面建成后淡化海水產(chǎn)能達(dá)1 億噸的大型海水淡化前期研究工作。研究大規(guī)模水熱同傳及高溫海淡水長(zhǎng)輸管道材質(zhì)方面，研究120 ℃高溫海淡水及100 km 以上長(zhǎng)距離輸送管道材質(zhì)研究，為更大規(guī)模供熱供水提供技術(shù)支撐。探索利用核電廠排水口余熱培育紅樹(shù)林，探索高效利用低品質(zhì)余熱的“南紅北移”的可能性。核能+高科技農(nóng)業(yè)方面，擬依托核電基地提供清潔電力、熱力和淡水，支持高科技農(nóng)業(yè)。

6 未來(lái)我國(guó)核能行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和保障

6.1 核燃料供應(yīng)可以支持核能的進(jìn)一步發(fā)展

經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織核能機(jī)構(gòu)（OECD/NEA）與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）聯(lián)合發(fā)布新版鈾紅皮書(shū)顯示，截至2019 年1 月1 日，全球開(kāi)采成本低于260 美元/kgU 鈾資源總量為807.04 萬(wàn)tU。按照2018 年5.92 萬(wàn)tU 年度需求水平計(jì)算，目前資源量可滿足未來(lái)超過(guò)135 年的全球核能應(yīng)用需求。預(yù)測(cè)到2025 年，全球核電堆天然鈾需求量為6 萬(wàn)噸左右，到2040 年可達(dá)每年10 萬(wàn)噸。[10]

未來(lái)，隨著快堆技術(shù)的不斷發(fā)展，有望使天然鈾中占絕大多數(shù)的238U 得到高效利用，使鈾的利用率可提高數(shù)十倍。

6.2 核電的安全是有保障的

國(guó)務(wù)院新聞辦發(fā)表的《中國(guó)的核安全》[11]白皮書(shū)指出，中國(guó)長(zhǎng)期保持良好的核安全記錄，核電安全運(yùn)營(yíng)指標(biāo)居世界前列，核技術(shù)利用安全水平不斷提升，核材料管控有力，公眾健康和環(huán)境安全得到充分保障。中國(guó)堅(jiān)持采用最先進(jìn)的技術(shù)、最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展核電，按照多重屏障、縱深防御的理念，嚴(yán)格管理核設(shè)施選址、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、退役等全生命周期活動(dòng)，確保穩(wěn)妥可靠、萬(wàn)無(wú)一失。國(guó)內(nèi)核電機(jī)組性能指標(biāo)總體處于良好水平，運(yùn)行機(jī)組WANO 綜合指數(shù)多項(xiàng)指標(biāo)世界領(lǐng)先。

6.3 放射性廢物處置問(wèn)題可通過(guò)技術(shù)手段解決

1 臺(tái)百萬(wàn)千瓦壓水堆核電機(jī)組放射性廢物產(chǎn)生量設(shè)計(jì)值為50 m3/年，實(shí)際大約20 m3，其中絕大部分是放射性水平很低的廢物。當(dāng)前大約50 臺(tái)運(yùn)行機(jī)組，每年產(chǎn)生的放射性廢物大約為1 000～2 500 m3，大部分可采用焚燒方式進(jìn)一步減容。放射性固體廢物固定處理后，在核電廠內(nèi)暫存，長(zhǎng)期則送往中低放處置場(chǎng)，與環(huán)境和公眾隔離。核電運(yùn)行產(chǎn)生的放射性廢物數(shù)量有限，且可安全處置，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大負(fù)擔(dān)。

6.4 乏燃料是可循環(huán)利用的資源

我國(guó)實(shí)行核燃料閉式循環(huán)戰(zhàn)略，逐步建立起包括鈾礦冶、鈾轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、核燃料元件加工、乏燃料后處理和放射性廢物處理處置等完整的核燃料循環(huán)體系，對(duì)乏燃料進(jìn)行后處理并循環(huán)利用。乏燃料處理后可以提取钚等多種有用的元素。乏燃料后處理會(huì)產(chǎn)生一定量的高放廢物。高放廢物可采取目前國(guó)際上普遍認(rèn)可深地質(zhì)處置方式進(jìn)行最終處置。美國(guó)、歐洲等持續(xù)開(kāi)展高放處置場(chǎng)的選址和技術(shù)準(zhǔn)備，我國(guó)也在積極開(kāi)展選址工作。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，無(wú)論中國(guó)還是世界范圍，乏燃料處理問(wèn)題將會(huì)逐步得到解決。

7 關(guān)于我國(guó)核能發(fā)展的幾點(diǎn)建議

在我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”進(jìn)程及能源領(lǐng)域快速變革中，核能必將以其清潔低碳安全可靠的優(yōu)勢(shì)，發(fā)揮獨(dú)特地位，助力能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。關(guān)于未來(lái)我國(guó)核能行業(yè)發(fā)展，結(jié)合實(shí)踐探索經(jīng)驗(yàn)，提出以下建議：

（1） 一是研究核電項(xiàng)目核準(zhǔn)審批框架，增強(qiáng)核電項(xiàng)目地可預(yù)期性，以利于產(chǎn)業(yè)鏈合理安排產(chǎn)能，保障持續(xù)健康發(fā)展。

（2） 二是大力提倡核電向核能發(fā)展，提高核能利用效率。核電廠可按照“因地制宜、因廠制宜”思路，充分考慮核電廠址和地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、民生需求，積極開(kāi)展核能供熱供汽、核能制氫、核能海水淡化等核能綜合利用，提高綜合能效。

（3） 三是建議抓緊研究包括高溫氣冷堆在內(nèi)的有很高固有安全性的堆型選。推進(jìn)高溫氣冷堆等先進(jìn)堆型內(nèi)陸地區(qū)選址，優(yōu)化我國(guó)電源結(jié)構(gòu)，在新能源成為主力電源后，為電網(wǎng)安全提供支撐。

（4） 四是建議開(kāi)展核能制氫工程示范。開(kāi)展核能+氫能耦合工程示范，推進(jìn)核能制氫技術(shù)和應(yīng)用研究，積累工程經(jīng)驗(yàn)，為未來(lái)大規(guī)模核能制氫發(fā)展提供借鑒。