中國儲能網(wǎng)訊：今年下半年以來的全球能源危機(jī)再次點燃了人們對核能的熱情，甚至在一直擔(dān)當(dāng)綠色能源急先鋒的歐洲，不少國家又開始重新審視以核電彌補(bǔ)綠電的可能性。這是2011年福島核事故以來，核能首次獲得局部認(rèn)可。英國投資5.5億美元在國內(nèi)建核電站，法國則逆歐洲的去核潮流，宣布將新建6座核反應(yīng)堆，德國雖仍然堅持原有的2023年全面棄核計劃，但其每年從法國大量進(jìn)口的電力中，核電占比亦極大。這一切難道都表明，核能的“第二春”來了？國際原子能協(xié)會近期發(fā)布了《2021年核能國際地位與前景》報告，對近幾年全球的核能發(fā)展進(jìn)行了梳理和總結(jié)，本刊摘要刊發(fā)，期能為未來核能的健康發(fā)展提供參考。
核能地位再獲國際認(rèn)可
實現(xiàn)聯(lián)合國確定的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的前提是，人人都能獲得價格合理、供應(yīng)穩(wěn)定的可持續(xù)能源。隨著全球能源版圖的更新和演進(jìn)，越來越多的人意識到這一點。國際能源署（IEA）2018年也曾表示，能源是全球?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的關(guān)鍵，從拓展電力的獲取到烹飪?nèi)剂系那鍧嵒?、從減少不必要的能源補(bǔ)貼到減少空氣污染，涵蓋范圍廣泛。而核電則是實現(xiàn)這個目標(biāo)的重要組成部分。
過去50年，由于用核能替代石油、煤炭、天然氣而取得的二氧化碳減排量為700億~780億噸。1970~2010年，法國和瑞典等大規(guī)模使用核能的國家成功實現(xiàn)了電力脫碳。2019年，核能發(fā)電量占全球發(fā)電量的10.4%，高達(dá)2657太瓦時。如果用天然氣發(fā)電，這個發(fā)電量將排放高達(dá)1.5億噸的二氧化碳。研究發(fā)電技術(shù)的生命周期可以發(fā)現(xiàn)，核能發(fā)電是碳密度最低的技術(shù)之一，與水電和風(fēng)電不相上下。因此，未來幾十年，核能與風(fēng)能、太陽能等可再生能源一起，仍將是電力部門脫碳的主要途徑之一。
國際上對核能在減緩氣候變化和可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮的重要作用的認(rèn)可度正在穩(wěn)步提高。許多國家和國際組織分析了實現(xiàn)《巴黎協(xié)定》目標(biāo)與能源系統(tǒng)脫碳的關(guān)系，都呼吁加大核能投入。根據(jù)國際能源署《2019年世界能源展望》的可持續(xù)發(fā)展設(shè)想，不僅需要在既有核能市場加大投入，而且其他市場，包括發(fā)展中國家也應(yīng)考慮，同時不應(yīng)僅局限于電力領(lǐng)域。
國際能源署2019年10月召開了其第一次關(guān)于氣候變化和核能作用的國際會議，吸引了來自79個成員國和17個國際組織的500多名與會者，首次匯聚了處理能源和氣候變化的主要國際組織（聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會、國際能源機(jī)構(gòu)和聯(lián)合國經(jīng)社部），討論了核能在應(yīng)對全球氣候變暖方面的作用，并就核能在能源部門脫碳、實現(xiàn)全球氣候目標(biāo)上發(fā)揮的重要作用達(dá)成共識，提出核能需要政策支持才能充分挖掘潛力。
國際能源署在2021年5月發(fā)布的報告《2050年凈零排放：全球能源路線圖》中又重申了這一觀點，并預(yù)計，雖然以太陽能和風(fēng)能為主的可再生能源將起主導(dǎo)作用，但到2050年，全球核電產(chǎn)能將增長近一倍（在全球發(fā)電總量中的占比將略降，至8%）。其最新的一份報告也顯示，風(fēng)能、太陽能和電池技術(shù)非常依賴一些關(guān)鍵礦物質(zhì)，這些礦物質(zhì)的豐沛程度將影響綠色能源的部署。另外，核能與水電一樣低碳，且對礦物質(zhì)的依賴度最低。歐盟聯(lián)合研究中心在2021年3月發(fā)布的一項技術(shù)評估中稱，沒有證據(jù)表明，核電對人類健康或環(huán)境的危害比歐盟分類法中其他（低碳）發(fā)電技術(shù)更大。
核能的優(yōu)勢還在于成本。國際貨幣基金組織（IMF）2021年3月發(fā)布文件顯示，清潔能源投資對國內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）的影響是天然氣等化石能源投資的2~7倍，而在所有的清潔能源中，核電產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)乘數(shù)效應(yīng)最大，單位電力需要的就業(yè)人數(shù)比風(fēng)電多25%，核電行業(yè)的工資收入也比可再生能源行業(yè)高1/3。
全球核電發(fā)展勢頭良好
截至2020年底，全球有32個國家擁有核電，核反應(yīng)堆442座，核電總?cè)萘繛?9.26萬兆瓦。而在疫情期間，核電穩(wěn)定性也經(jīng)受住了考驗。2020年，全球核能發(fā)電量為2553.2太瓦時，約占全球發(fā)電總量的10%，占全球低碳發(fā)電總量的近1/3。新增5座壓水堆，約5500兆瓦的新核電容量接入電網(wǎng)，其中包括白俄羅斯的白俄羅斯1號， 1110兆瓦；中國的天津5號和福清5號，各1000兆瓦；俄羅斯的列寧格勒2-2號，1066兆瓦；阿聯(lián)酋的巴拉卡1號，1345兆瓦等。
白俄羅斯和阿聯(lián)酋都是首次使用核能發(fā)電的國家，表明核電正被越來越多的國家所接受。世界上第一座先進(jìn)模塊化小型核反應(yīng)堆，也是唯一的浮動核電站，即“羅蒙諾索夫?qū)W院”號也于2020年開始商業(yè)運(yùn)行。在全球范圍內(nèi)，90%的在營核電是輕水慢化冷卻反應(yīng)堆，其他分別為6%的重水慢化冷卻反應(yīng)堆、2%的輕水冷卻石墨慢化反應(yīng)堆、2%的氣冷反應(yīng)堆。退役的核電容量為5200兆瓦，6個核反應(yīng)堆永久關(guān)閉。
總體而言，過去十年的核電容量仍呈逐漸增長態(tài)勢，增幅超過6%。目前在建的52座核反應(yīng)堆中，有9座位于首次試水核電的國家，共有28個國家對發(fā)展核能興趣濃厚。有24個原子能成員國通過原子能機(jī)構(gòu)與核基礎(chǔ)設(shè)施有關(guān)的活動或技術(shù)合作參與了規(guī)劃項目。10~12個成員國計劃，2030~2035年運(yùn)營核電站，這意味著核電國家的數(shù)量將增加近30%。
國際原子能協(xié)會提供的核基礎(chǔ)設(shè)施綜合審查服務(wù)深受歡迎，迄今已向22個成員國派出32個國際審查團(tuán)。
核電成法國穩(wěn)定能源供應(yīng)的“救命稻草”
●李麗旻
近日，法國總統(tǒng)馬克龍宣布，法國將重啟新核電項目建設(shè)，以便將能源價格控制在合理范圍內(nèi)，同時將利用核電幫助法國實現(xiàn)碳減排目標(biāo)。在電價隨氣價上漲不斷創(chuàng)歷史新高之際，核電再度成為法國穩(wěn)定能源供應(yīng)的“救命稻草”。
再次規(guī)劃新核電
多家外媒報道稱，馬克龍表示，法國將開始建新核反應(yīng)堆，并繼續(xù)大力發(fā)展可再生能源。一方面，此舉將確保法國能源獨立，為其提供充足電力供應(yīng)；另一方面，也有助于實現(xiàn)法國確定的其他目標(biāo)，尤其是碳減排目標(biāo)。
馬克龍強(qiáng)調(diào)，全球經(jīng)濟(jì)正面臨原材料價格上漲、能源短缺和通脹的挑戰(zhàn)，在汽油、天然氣和電力價格越來越貴時，法國政府將緊急做出回應(yīng)。核電是將能源成本控制在合理區(qū)間內(nèi)、降低對進(jìn)口能源依賴的重要工具。另外，他還表示，法國也將提倡節(jié)約能源，加大本土零碳能源生產(chǎn)的投資力度。
一直以來，核電都是法國電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)中的“主力”，但實際上，現(xiàn)在距離法國最后一次決定新建核電站已過去14年。2007年，法國電力公司Flamanville核電站的第三個核反應(yīng)堆正式開建，但隨后工期一再拖延，建設(shè)預(yù)算超過原計劃數(shù)倍，目前該項目仍未完工。
不僅如此，過去10年，歐洲對于核電安全的爭議一再加劇，法國核電產(chǎn)業(yè)更是被念了“緊箍咒”。在法國前總統(tǒng)奧朗德任期內(nèi)，法國政府宣布了2025年前削減核電占比的目標(biāo)，提出將核能發(fā)電在電力生產(chǎn)中的占比從75%降至50%，設(shè)置了核能發(fā)電生產(chǎn)上限，并將這一目標(biāo)寫入法國《能源轉(zhuǎn)型綠色增長法案》。這也意味著，在老舊核電機(jī)組退役前，法國不能新建任何核電設(shè)施。
但從實際情況來看，法國根本離不開核電。2019年5月，法國政府宣布推遲核電限制目標(biāo)，將核電占比降至50%的時間期限從2025年延后到2035年。在今年10月公布的“法國2030年發(fā)展計劃”中，核電成為法國“再工業(yè)化”發(fā)展的重要一環(huán)，小型模塊化核反應(yīng)堆和核電制氫都成為未來10年法國規(guī)劃的重點領(lǐng)域。時至今日，法國核電終于迎來重啟。
能源價格飆升是核電“復(fù)活”主因
法國的核電政策為何轉(zhuǎn)向了？業(yè)內(nèi)分析，今年飆升的電價是法國重啟核電的主要“催化劑”。
受到全球天然氣、煤炭等能源供應(yīng)短缺影響，今年以來，歐洲能源價格一漲再漲。數(shù)據(jù)顯示，10月初，法國合同交易電價最高已達(dá)到500歐元/兆瓦時，創(chuàng)歷史新高。
馬克龍10月底宣布，將為月收入低于2000歐元的中低收入人群一次性發(fā)放100歐元補(bǔ)助，以緩解燃油價格高漲帶來的壓力。11月，法國電力公司發(fā)表聲明稱，2021年10月~2022年4月，即使消費(fèi)者無法支付電費(fèi)，也不會對其斷電，但同時也規(guī)定，2022年4月起，將對欠電費(fèi)的居民全年用電量設(shè)置上限。
但上述措施是“治標(biāo)不治本”，重啟核電建設(shè)成為法國保障能源供給的“救命稻草”。
10月底，法國電網(wǎng)運(yùn)營商RTE發(fā)布報告稱，對于法國來說，實現(xiàn)2050年凈零排放目標(biāo)成本最低廉的辦法就是大力發(fā)展核電，新建14座大型核反應(yīng)堆和一系列小型模塊化核反應(yīng)堆，同時加上可再生能源電力投入，將能滿足法國的能源需求。法國電力公司宣布，將在未來10年新建10座核反應(yīng)堆。
路透社報道稱，雖然目前馬克龍尚未公布新建核電計劃的細(xì)節(jié)，但預(yù)計法國政府未來幾周會公布6座核反應(yīng)堆的建設(shè)計劃。
核電爭議持續(xù)不斷
法國政府宣布重啟核電后，各界質(zhì)疑也隨之而來。首先是來自歐盟內(nèi)部的“反核”聲音。2011年日本福島核事故后，多國對核電安全產(chǎn)生質(zhì)疑，德國早早宣布將盡快淘汰核能，并一再呼吁歐盟各國放棄核電。據(jù)歐洲媒體報道，在今年的聯(lián)合國氣候變化大會期間，德國聯(lián)合盧森堡、丹麥、葡萄牙和奧地利形成“反核”聯(lián)盟，認(rèn)為核電并不符合歐盟“不造成顯著危害”的能源規(guī)定，因此不應(yīng)被納入歐盟綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展框架。
路透社也報道稱，在法國公布新建核電計劃后，多個環(huán)保組織表示批評。一家總部位于荷蘭的環(huán)保組織認(rèn)為，法國新建核反應(yīng)堆的計劃與現(xiàn)實脫節(jié)，法國始建于2007年的Flamanville核電項目至今未完工，說明核電行業(yè)實際上已陷入困境。
另外，法國國際廣播電臺援引環(huán)保人士的話稱，現(xiàn)在距離法國下一次總統(tǒng)大選僅有5個月，此時能源價格出現(xiàn)飆升，馬克龍?zhí)岢鲂陆ê穗娬竞芸赡苤皇菫榱讼麓未筮x做準(zhǔn)備。
影響核電
未來發(fā)展六大因素
根據(jù)2015年《巴黎協(xié)定》目標(biāo)進(jìn)行的情景預(yù)測表明，2050年，核電在全球總發(fā)電量中的占比將在8%~10%，最樂觀估計核電容量將增至71.5萬兆瓦，悲觀估計也將有大量新建核電站，因為到2030年，約1/3的核電站將退役， 2030~2050年，預(yù)計新核反應(yīng)堆的容量增加將與退休核反應(yīng)堆的容量持平。
○成本控制
核能是資金密集型行業(yè)，核電站的建造成本約占核電總成本的3/4左右，對利率變化、建設(shè)周期和其他不確定性因素非常敏感，因此核電項目通常早期風(fēng)險較大。為了應(yīng)對這些不確定性，除了以多種融資模式獲取資金和獲得所在國政府的大力支持，還需要盡可能降低核電項目早期的巨大風(fēng)險。
不少國家的核電項目起到了很好的示范作用，有些國家的政府采取保價購電等措施來推進(jìn)核電發(fā)展，包括芬蘭的Olkiluoto和Hanhikivi核電站、土耳其的Akkuyu核電站，以及英國的欣克利角C號核電站等。阿聯(lián)酋的巴拉卡核電項目將以核蒸汽系統(tǒng)供應(yīng)商入股的方式降低風(fēng)險，韓國電力公司也通過持股方式加入Nawah能源公司的核電項目，俄羅斯國家原子能公司則入股芬蘭的Hanhikivi核電項目。
此外，采用小型模塊化核反應(yīng)堆來控制成本也是一種途徑，尤其適用于規(guī)模較小的電網(wǎng)，也便于未來進(jìn)行模塊化擴(kuò)展，對私有資金具有較大吸引力。
最后是對核電項目終端成本的控制，包括核電站退役的收尾處理和放射性廢物的長期管理等產(chǎn)生的費(fèi)用，這些約占核電平均成本的10%。很多國家立法規(guī)定，必須在核電站運(yùn)營周期的盈利階段預(yù)撥資金來支付后期成本。
○電力市場
核電在電力市場上的地位遜于風(fēng)電和太陽能發(fā)電，但優(yōu)于化石能源發(fā)電，其所獲的投資于2019年達(dá)到有史以來的第二次高峰。而疫情以來，化石燃料發(fā)電量進(jìn)一步下滑，核能則與可再生能源一起獲得更多關(guān)注。
○應(yīng)變能力
近年來頻發(fā)的極端天氣突顯了核電的應(yīng)變能力。一些易受洪水或炎熱、干旱影響而出現(xiàn)故障的核電站加大了投入，采取了應(yīng)對措施，確保核電站正常運(yùn)行。維護(hù)和采取應(yīng)對措施都需要投入，而投入規(guī)模取決于根據(jù)相應(yīng)成本和電站剩余壽命的預(yù)期回報，計算基礎(chǔ)則取決于電價。過去十年，歐洲和北美市場的批發(fā)電價既不利于鼓勵或引導(dǎo)核電站的資金在這方面的使用，又不利于核電站進(jìn)一步強(qiáng)化應(yīng)變能力。
○技術(shù)發(fā)展
核電技術(shù)的進(jìn)步對于核電的推廣意義重大。小型模塊化核反應(yīng)堆的海上、陸上應(yīng)用進(jìn)展迅速，競爭力在于更低的成本和更短的工期。目前共有72種小型模塊化核反應(yīng)堆技術(shù)設(shè)計，其中至少有25種將在2030年前進(jìn)行項目示范。
該技術(shù)當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)包括，示范項目的安全性和運(yùn)行性能仍有待檢驗、是否能獲得持續(xù)的訂單、是否擁有相對于其他替代品的成本競爭力、供應(yīng)鏈?zhǔn)欠衲軐崿F(xiàn)大規(guī)模燃料循環(huán)和制定可行的融資方案等。
此外，微核反應(yīng)堆也是近年來新興的一項核電技術(shù)，功率范圍在1~20兆瓦，適用于偏遠(yuǎn)工業(yè)區(qū)或無網(wǎng)地區(qū)的供電，可填補(bǔ)小型模塊化核反應(yīng)堆留下的空白，目前在一些國家已開展示范項目。
○與可再生能源發(fā)電相輔相成
核能與可再生能源發(fā)電結(jié)合而成的混源系統(tǒng)（HES），可充分利用不同技術(shù)及其運(yùn)行模式的優(yōu)點，為電網(wǎng)提供可靠、穩(wěn)定和平價的電力，是很有前景的一種供電方式，但也同樣面臨一些技術(shù)難題，如各子網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，與操作和維護(hù)系統(tǒng)有關(guān)的人力資本規(guī)劃等。
○核燃料的可持續(xù)性和廢物處理
根據(jù)新核電站的數(shù)量和現(xiàn)有核電站的壽命預(yù)期，預(yù)計到2040年，世界每年鈾需求量為5.66萬~10萬噸，這意味著當(dāng)前的鈾年產(chǎn)量無法滿足需求，需要進(jìn)行大規(guī)模勘探，尋找礦源。除了供應(yīng)端，從需求端開展的工作可通過技術(shù)改進(jìn)來提高核燃料利用效率，如核材料的回收利用、燃料運(yùn)行安全邊際的提高等。
放射性核廢物的處理能力是核電技術(shù)可持續(xù)利用的先決條件和關(guān)鍵推動力。在幾十年的經(jīng)驗和發(fā)展的基礎(chǔ)上，一些國家已摸索出相對可靠的棄置方法，但有待進(jìn)一步驗證。
