火電機(jī)組即將迎來關(guān)停退役，接替者可謂眾多，這其中就包括核電最前沿的第四代反應(yīng)堆堆型——高溫氣冷堆。但是，面對(duì)政府態(tài)度、公眾接受度、外部事件等多個(gè)影響因素，這種替代必然需要一番精細(xì)的謀劃。
文 | 侯艷麗
核能產(chǎn)業(yè)觀察人士
高溫氣冷堆具有固有安全、模塊化設(shè)計(jì)與建造和多用途等特性，被認(rèn)為是最有前途的第四代反應(yīng)堆堆型。技術(shù)上，高溫氣冷堆可以取消場(chǎng)外應(yīng)急，具備替代關(guān)停退役中小火電廠老舊機(jī)組能力。
高溫氣冷堆替代中小型火電，是一種解放思想、開拓思路的核能利用理念，是核能利用體系內(nèi)的重大創(chuàng)新，對(duì)于緩解環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定之間的矛盾具有重要的意義。
緊跟能源產(chǎn)業(yè)政策，實(shí)現(xiàn)核能利用體系重大創(chuàng)新
化石能源在全球經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展中成為人類賴以生存和發(fā)展的能源基礎(chǔ)。但化石能源的終將枯竭和其帶來的環(huán)境污染，已經(jīng)上升為一個(gè)國(guó)家能否可持續(xù)發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題。大多數(shù)國(guó)家將合理利用和節(jié)約常規(guī)能源、研發(fā)清潔的新能源和切實(shí)保護(hù)生態(tài)環(huán)境作為基本國(guó)策。國(guó)際能源利用進(jìn)一步向節(jié)能、高效、清潔、低碳、安全的方向發(fā)展。
然而，我國(guó)目前仍然保持著以煤炭、石油為主的能源結(jié)構(gòu)，造成了嚴(yán)重的大氣污染。國(guó)家近年來積極采取減排措施，加大實(shí)施力度，為減少二氧化碳和污染氣體的排放做出了艱苦的努力。
核能是一種安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的新能源，已經(jīng)得到了全世界的廣泛認(rèn)可。世界各國(guó)在兼顧經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，對(duì)核電安全性提出了更高的要求。核能也日漸成為我國(guó)能源發(fā)展的一個(gè)重要板塊。
在核安全要求日益提升的背景下，球床模塊式高溫氣冷堆的技術(shù)優(yōu)勢(shì)正逐步顯現(xiàn)，發(fā)展?jié)摿⒅饾u釋放。高溫氣冷堆憑借自身技術(shù)特性，與環(huán)境具有較好的相容性。在我國(guó)眾多中小火電廠關(guān)停、退役的背景下，運(yùn)用高溫氣冷堆技術(shù)替代中小型火電的理念，可成為緩解環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定之間矛盾的重要手段。
高溫氣冷堆是我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)核能技術(shù)，其技術(shù)得到了國(guó)家“863”計(jì)劃、核能開發(fā)項(xiàng)目和國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃重大專項(xiàng)的持續(xù)支持，歷經(jīng)基礎(chǔ)研究、實(shí)驗(yàn)堆運(yùn)行以及示范工程建設(shè)，現(xiàn)已進(jìn)入商業(yè)化推廣階段。
高溫氣冷堆技術(shù)的核心特征就是固有安全性，即在任何情況下都沒有發(fā)生堆芯融化的可能和大量放射性物質(zhì)的釋放，不會(huì)對(duì)公眾和環(huán)境造成重大影響；同時(shí)還具有出口溫度高、發(fā)電效率高和用途廣泛等優(yōu)勢(shì)，可廣泛應(yīng)用于高溫工藝供熱、核能海水淡化等非電領(lǐng)域，被國(guó)際公認(rèn)為是第四代先進(jìn)核能技術(shù)。
因此，可以說以高溫氣冷堆為代表的第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)主力堆型在安全可靠性（如大幅度降低堆芯損傷概率）、環(huán)境相容性（如消除場(chǎng)外應(yīng)急響應(yīng)需求）等方面具有較二代改進(jìn)型和三代壓水堆核電技術(shù)不可比擬的優(yōu)勢(shì)。
經(jīng)過國(guó)家“863”計(jì)劃中的清華大學(xué)10MW高溫氣冷實(shí)驗(yàn)堆（HTR-10）的建設(shè)和運(yùn)行，我國(guó)掌握了自主發(fā)展高溫氣冷堆的技術(shù)。
以HTR-10為基礎(chǔ)，我國(guó)山東省石島灣20萬千瓦級(jí)高溫氣冷堆核電站示范工程（HTR-PM）項(xiàng)目于2006年列入國(guó)家科技重大專項(xiàng)，2012年12月9日經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)正式施工，預(yù)計(jì)2020年并網(wǎng)發(fā)電。
我國(guó)高溫氣冷堆技術(shù)歷經(jīng)跟蹤、跨越和自主創(chuàng)新三個(gè)階段，目前我國(guó)模塊式高溫氣冷堆核電站在商用規(guī)模上處于世界領(lǐng)先地位。在成功建設(shè)HTR-PM的基礎(chǔ)上，清華大學(xué)積極發(fā)展了后續(xù)機(jī)型HTR-PM600，以進(jìn)一步推動(dòng)高溫氣冷堆的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)應(yīng)用。
高溫氣冷堆替代火電，緊跟國(guó)家的能源產(chǎn)業(yè)政策，是一種解放思想、開拓思路的核能利用理念，是核能利用體系內(nèi)的重大創(chuàng)新。
高溫氣冷堆替代火電特別是在原址替代火電方面具有眾多優(yōu)勢(shì)：可利用原廠址一些共有設(shè)施，有利于火電廠址資源綜合利用、國(guó)有資產(chǎn)保值增值；還可以有效地拓展高溫氣冷堆的商業(yè)應(yīng)用市場(chǎng)，對(duì)于緩解環(huán)境保護(hù)、節(jié)能減排與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)穩(wěn)定之間的矛盾具有重要的意義。
典型火電退役廠址的替代技術(shù)及政策研究迫在眉睫
2019年8月8日，中核集團(tuán)董事長(zhǎng)余劍鋒到中核能源檢查指導(dǎo)工作時(shí)指出，要做好高溫氣冷反應(yīng)堆項(xiàng)目過程經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，抓住高溫氣冷反應(yīng)堆的火電替代等特定市場(chǎng)。
9月25日，中核集團(tuán)與華能集團(tuán)簽署《中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)有限公司中國(guó)華能集團(tuán)有限公司全面深化戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，提出對(duì)即將退役的火電廠址轉(zhuǎn)為核電廠址進(jìn)行可行性研究。
對(duì)典型火電退役廠址進(jìn)行高溫氣冷反應(yīng)堆替代研究，首先，需要從電力產(chǎn)業(yè)與可持續(xù)發(fā)展理論、電力生產(chǎn)的外部性理論等方面出發(fā)，研究電力替代問題的基礎(chǔ)理論，為后續(xù)工程技術(shù)研究的開展提供理論支撐。
隨后，從技術(shù)可行性方面、管理與監(jiān)管方面、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、技術(shù)安全角度的公眾可接受性四個(gè)方面研究替代火電技術(shù)需關(guān)注的問題，并從不同角度研究高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電的政策適用性。
高溫氣冷反應(yīng)堆核電廠址的選擇需按照核電行業(yè)的特點(diǎn)以及電力發(fā)展規(guī)劃、外部人為環(huán)境與事件、廠址自然條件和建設(shè)計(jì)劃等因素進(jìn)行綜合考慮。
同時(shí)，開展高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址的適應(yīng)性研究，對(duì)影響高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址選擇的各項(xiàng)因素：廠址開發(fā)成熟度評(píng)價(jià)、地震、地質(zhì)及巖土工程條件、替代火電廠址選擇過程、替代火電廠址附近公眾可接受性等多個(gè)方面進(jìn)行詳細(xì)研究。
選取典型退役火電廠址進(jìn)行高溫氣冷反應(yīng)堆替代研究，首先需要開展火電廠址非居住區(qū)、規(guī)劃限制區(qū)、煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)的“三區(qū)”測(cè)算計(jì)算模擬研究，并針對(duì)替代廠址進(jìn)行簡(jiǎn)化場(chǎng)外應(yīng)急計(jì)劃區(qū)的模擬計(jì)算分析，隨后進(jìn)行替代火電安全評(píng)審相關(guān)原則適用性研究，通過以上研究獲得對(duì)典型高溫氣冷反應(yīng)堆原址替代火電的初步設(shè)計(jì)方案。
整個(gè)研究中需要地方政府及火電廠在合作、互利、共贏基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮核電、火電各自的資源優(yōu)勢(shì)，重點(diǎn)圍繞核能領(lǐng)域的戰(zhàn)略合作，努力構(gòu)建可行的高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電技術(shù)方案，從而推進(jìn)高溫氣冷堆替代火電示范項(xiàng)目。
高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址選擇的研究探索
在核電廠的整個(gè)工程建設(shè)中，廠址選擇是極其重要的一環(huán)。核電廠址的選擇需要根據(jù)核電行業(yè)的特點(diǎn)、電力發(fā)展規(guī)劃、外部人為環(huán)境與事件、廠址自然條件和建設(shè)計(jì)劃等因素綜合考慮，廠址選擇得當(dāng)與否，不但影響到核電廠的工程建設(shè)進(jìn)度和投資，還會(huì)對(duì)今后的安全運(yùn)行、經(jīng)濟(jì)效益、職工生活帶來長(zhǎng)期的影響。此外，還會(huì)對(duì)交通運(yùn)輸、環(huán)境保護(hù)和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等產(chǎn)生一定的影響。綜上所述，核電廠址選擇是一項(xiàng)綜合性工作。
廠址選擇的優(yōu)劣對(duì)核電廠工程的建造成本、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)以及后期管理有很大關(guān)系，對(duì)核電廠近區(qū)域的工業(yè)布局和經(jīng)濟(jì)發(fā)展亦有重大影響，甚至影響該區(qū)域居民的生活與居住安全。
廠址選擇的適宜，不僅有利于自然資源、人力資源和物質(zhì)資源的利用，還會(huì)在加快區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，兼顧自然環(huán)境的保護(hù)，且能節(jié)約工程投資，方便經(jīng)營(yíng)管理，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
核電廠的合理選址對(duì)人類社會(huì)和周遭環(huán)境狀況以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義，因此，核電廠的選址是電廠未來生存和發(fā)展的首要問題。
在高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址的過程中，必須探索研究出高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址的政策流程，同時(shí)吸取傳統(tǒng)核電廠選址方法的優(yōu)點(diǎn)，揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短，建立起高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址選擇的新方法，把核電廠廠址方案評(píng)價(jià)的理論和方法向前推進(jìn)，提高高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址選擇的科學(xué)性。
研究影響高溫氣冷反應(yīng)堆替代火電廠址選擇的各種因素：政府態(tài)度，各級(jí)地方政府對(duì)廠址的態(tài)度、省內(nèi)址排序情況列入國(guó)家、地方政府規(guī)劃文件、公眾接受度；廠址潛在風(fēng)險(xiǎn)，行政區(qū)劃、地震地質(zhì)、氣象水文、人口分布、交通應(yīng)急、外部事件；規(guī)劃相容性，環(huán)境相容性、區(qū)域規(guī)劃相容性；電量電價(jià)，地區(qū)電價(jià)水平、電力消納，對(duì)相關(guān)廠址進(jìn)行綜合排序。
高溫氣冷堆替代火電廠址選擇的關(guān)鍵問題
從能源轉(zhuǎn)換角度，核電廠“燃燒”的是鈾，火電廠燃燒的是化石燃料。核能作為高效、安全、清潔的低碳能源，已成為節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的有效途徑之一。
高溫氣冷堆替代火電廠址研究需具體到選址、設(shè)計(jì)、建造、運(yùn)行、審批等各方面，核電廠與火電廠之間存在很多不同之處。因此，高溫氣冷堆替代火電項(xiàng)目，必須在火電廠已有條件下，充分考慮核能項(xiàng)目的特殊性和敏感性，緊密抓住兩者之間的切合點(diǎn)。因此，在高溫氣冷堆替代中小型火電的實(shí)施過程中需要重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面：
技術(shù)可行性：火電廠廠址必須具備建設(shè)核能項(xiàng)目的技術(shù)可行性，不能存在顛覆性因素?；痣姀S對(duì)于外部事件防護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)低于核電廠，需要采取適當(dāng)措施提高防護(hù)外部事件影響的安全要求。
管理與監(jiān)管：火電廠址周邊人口相對(duì)密集，社會(huì)環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，從技術(shù)角度必須優(yōu)化高溫氣冷堆的場(chǎng)外應(yīng)急，從管理與監(jiān)管角度必須推動(dòng)國(guó)家相關(guān)部門盡快建立適合高溫氣冷堆的安全管理規(guī)范。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)性：除與核相關(guān)的敏感設(shè)施和崗位外，應(yīng)最大程度利用火電廠的原有空間場(chǎng)地、工藝系統(tǒng)、配套設(shè)施以及現(xiàn)有員工。同時(shí)需要因地制宜的考慮機(jī)組容量的大小和用途，充分體現(xiàn)高溫氣冷堆的技術(shù)特點(diǎn)，保證項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)利益最大化，有效降低項(xiàng)目成本。
公眾可接受性：長(zhǎng)期以來，核安全問題都是一個(gè)受到社會(huì)各界高度重視、老百姓極其關(guān)心的重要社會(huì)問題。核電作為重要的新能源，民眾在接受它高效、清潔的優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，由于對(duì)其安全防護(hù)措施不夠了解而產(chǎn)生種種疑慮。故而需從技術(shù)安全可靠性的角度，論證核電廠與火電廠替代問題的公眾可接受性。
高溫氣冷堆技術(shù)替代火電是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，在開展的過程中要與各核電單位、專家開展交流與調(diào)研，詳細(xì)了解高溫氣冷堆的發(fā)展現(xiàn)狀及可持續(xù)性，了解高溫氣冷堆代替火電技術(shù)的可行性、高溫氣冷反應(yīng)堆廠址的適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性；要與美、俄、法等先進(jìn)核電國(guó)家開展交流，借鑒核電同行的政策和經(jīng)驗(yàn)，廣泛聽取核電行業(yè)專家的行業(yè)意見；要與公眾交流高溫氣冷堆的知識(shí)，并了解公眾對(duì)于高溫氣冷堆代替火電技術(shù)的接受程度；要調(diào)研國(guó)家相關(guān)政策并探索高溫氣冷反應(yīng)堆代替火電技術(shù)的政策。
