中國儲能網(wǎng)訊：今年下半年以來的全球能源危機再次點燃了人們對核能的熱情，甚至在一直擔當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)展進行了梳理和總結，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可
實現(xiàn)聯(lián)合國確定的可持續(xù)發(fā)展目標的前提是，人人都能獲得價格合理、供應穩(wěn)定的可持續(xù)能源。隨著全球能源版圖的更新和演進，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)展目標的關鍵，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2657太瓦時。如果用天然氣發(fā)電，這個發(fā)電量將排放高達1.5億噸的二氧化碳。研究發(fā)電技術的生命周期可以發(fā)現(xiàn)，核能發(fā)電是碳密度最低的技術之一，與水電和風電不相上下。因此，未來幾十年，核能與風能、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》目標與能源系統(tǒng)脫碳的關系，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)展中國家也應考慮，同時不應僅局限于電力領域。
國際能源署2019年10月召開了其第一次關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、國際能源機構和聯(lián)合國經(jīng)社部），討論了核能在應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)全球氣候目標上發(fā)揮的重要作用達成共識，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，并預計，雖然以太陽能和風能為主的可再生能源將起主導作用，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，風能、太陽能和電池技術非常依賴一些關鍵礦物質(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)濟乘數(shù)效應最大，單位電力需要的就業(yè)人數(shù)比風電多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。世界上第一座先進模塊化小型核反應堆，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)運行。在全球范圍內(nèi)，90%的在營核電是輕水慢化冷卻反應堆，其他分別為6%的重水慢化冷卻反應堆、2%的輕水冷卻石墨慢化反應堆、2%的氣冷反應堆。退役的核電容量為5200兆瓦，6個核反應堆永久關閉。
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構與核基礎設施有關的活動或技術合作參與了規(guī)劃項目。10~12個成員國計劃，2030~2035年運營核電站，這意味著核電國家的數(shù)量將增加近30%。
國際原子能協(xié)會提供的核基礎設施綜合審查服務深受歡迎，迄今已向22個成員國派出32個國際審查團。
核電成法國穩(wěn)定能源供應的“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，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。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；另一方面，也有助于實現(xiàn)法國確定的其他目標，尤其是碳減排目標。
馬克龍強調(diào)，全球經(jīng)濟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。核電是將能源成本控制在合理區(qū)間內(nèi)、降低對進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結構中的“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堆正式開建，但隨后工期一再拖延，建設預算超過原計劃數(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，提出將核能發(fā)電在電力生產(chǎn)中的占比從75%降至50%，設置了核能發(fā)電生產(chǎn)上限，并將這一目標寫入法國《能源轉(zhuǎn)型綠色增長法案》。這也意味著，在老舊核電機組退役前，法國不能新建任何核電設施。
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，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)，小型模塊化核反應堆和核電制氫都成為未來10年法國規(guī)劃的重點領域。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，即使消費者無法支付電費，也不會對其斷電，但同時也規(guī)定，2022年4月起，將對欠電費的居民全年用電量設置上限。
但上述措施是“治標不治本”，重啟核電建設成為法國保障能源供給的“救命稻草”。
10月底，法國電網(wǎng)運營商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座大型核反應堆和一系列小型模塊化核反應堆，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節(jié)，但預計法國政府未來幾周會公布6座核反應堆的建設計劃。
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，因此不應被納入歐盟綠色經(jīng)濟發(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)保組織認為，法國新建核反應堆的計劃與現(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》目標進行的情景預測表明，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，預計新核反應堆的容量增加將與退休核反應堆的容量持平。
○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險較大。為了應對這些不確定性，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)供應商入股的方式降低風險，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)，也便于未來進行模塊化擴展，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，必須在核電站運營周期的盈利階段預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)電量進一步下滑，核能則與可再生能源一起獲得更多關注。
○應變能力
近年來頻發(fā)的極端天氣突顯了核電的應變能力。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，采取了應對措施，確保核電站正常運行。維護和采取應對措施都需要投入，而投入規(guī)模取決于根據(jù)相應成本和電站剩余壽命的預期回報，計算基礎則取決于電價。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核電站的資金在這方面的使用，又不利于核電站進一步強化應變能力。
○技術發(fā)展
核電技術的進步對于核電的推廣意義重大。小型模塊化核反應堆的海上、陸上應用進展迅速，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堆技術設計，其中至少有25種將在2030年前進行項目示范。
該技術當前面臨的挑戰(zhàn)包括，示范項目的安全性和運行性能仍有待檢驗、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、供應鏈是否能實現(xiàn)大規(guī)模燃料循環(huán)和制定可行的融資方案等。
此外，微核反應堆也是近年來新興的一項核電技術，功率范圍在1~20兆瓦，適用于偏遠工業(yè)區(qū)或無網(wǎng)地區(qū)的供電，可填補小型模塊化核反應堆留下的空白，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)電結合而成的混源系統(tǒng)（HES），可充分利用不同技術及其運行模式的優(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難題，如各子網(wǎng)的安全性和穩(wěn)定性，與操作和維護系統(tǒng)有關的人力資本規(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)有核電站的壽命預期，預計到2040年，世界每年鈾需求量為5.66萬~10萬噸，這意味著當前的鈾年產(chǎn)量無法滿足需求，需要進行大規(guī)?？碧?，尋找礦源。除了供應端，從需求端開展的工作可通過技術改進來提高核燃料利用效率，如核材料的回收利用、燃料運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可持續(xù)利用的先決條件和關鍵推動力。在幾十年的經(jīng)驗和發(fā)展的基礎上，一些國家已摸索出相對可靠的棄置方法，但有待進一步驗證。
