當(dāng)前宏觀背景
隨著世界人口的增長和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，總體能源需求仍在不斷增加，另一方面由于相關(guān)節(jié)能增效的技術(shù)、政策與文化不斷推廣應(yīng)用，世界能源總體需求預(yù)期將以每年1.2%的速度平穩(wěn)增加，如果維持現(xiàn)有政策，未來20-30年的年平均增速預(yù)計(jì)在1.5%。
核能在世界能源結(jié)構(gòu)中占有一席之地，作為一種穩(wěn)定的大型基荷低碳能源，對(duì)于降低溫室氣體，控制氣候變化，保證能源供應(yīng)具有重要的作用。核電對(duì)于世界能源供應(yīng)和應(yīng)對(duì)氣候變化的貢獻(xiàn)和重要性已經(jīng)達(dá)成廣泛共識(shí)。在美國，核電保證了接近六成的低碳能源供應(yīng)。當(dāng)前世界能源結(jié)構(gòu)隨能源需求增長而持續(xù)多樣化。世界能源繼續(xù)朝著低碳方向轉(zhuǎn)型，能源結(jié)構(gòu)呈多元化態(tài)勢，可再生能源增長很快，不同形式的能源之間競爭日益激烈。
積極應(yīng)對(duì)氣候變化，是中國實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求，也是深度參與全球治理、打造人類命運(yùn)共同體，推動(dòng)全人類共同發(fā)展的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。黨的十九大提出，要推進(jìn)綠色發(fā)展，建立綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系，壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)。推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。我國能源發(fā)展形勢與世界總體形勢是相符合的。其中，核能是推進(jìn)綠色發(fā)展、建設(shè)美麗中國的重要能源選擇。在福島事故后核電發(fā)展形勢在發(fā)生深刻變化。受其影響，全球核電發(fā)展明顯放緩，目前仍處于低潮期，美國新建核電項(xiàng)目長期停滯不前，歐洲、日韓等提出逐步消減核電計(jì)劃，原來核電占比領(lǐng)先的美洲和歐洲正在逐漸降低核電比例，亞洲、尤其是中國成為新建核電的引領(lǐng)者。原來的核電巨頭陸續(xù)遭遇困境，有的甚至破產(chǎn)重組，核能工業(yè)界格局在重新洗牌。
而另一方面，以多功能小型化反應(yīng)堆、四代反應(yīng)堆、先進(jìn)核燃料等為代表的先進(jìn)核能研發(fā)工作不斷深入并取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。二代核電建設(shè)基本退出歷史舞臺(tái)，三代核電已成為主流，四代反應(yīng)堆、小型堆等技術(shù)格局、預(yù)期市場空間、機(jī)遇挑戰(zhàn)等都在發(fā)生復(fù)雜而深刻的變化。我國受世界環(huán)境影響，核能發(fā)展具有當(dāng)前全球形勢的普遍性。同時(shí)，由于我國核工業(yè)的具體情況，國內(nèi)核能發(fā)展也具有自身的特殊性。因此，深入分析和理解國內(nèi)外核能行業(yè)面臨的變革與挑戰(zhàn)，研究分析核能發(fā)展形勢和未來方向，對(duì)建設(shè)世界一流的能源企業(yè)、打造核心競爭力具有積極意義。
全球核能發(fā)展形勢分析
1.全球核電總體情況及發(fā)展形勢分析
2017年，全球共有448座在運(yùn)核電反應(yīng)堆，總裝機(jī)容量為392 GWe，較2016年增加約1.2 GWe，當(dāng)年有4個(gè)新機(jī)組上網(wǎng)發(fā)電，同時(shí)有5個(gè)機(jī)組被關(guān)停?？梢钥闯?，總裝機(jī)容量的增加是由于新機(jī)組的平均單機(jī)容量高于關(guān)停機(jī)組，而非機(jī)組數(shù)量的增加。2017年IEA的數(shù)據(jù)顯示，全球核電發(fā)電量占總發(fā)電量11%，美國為19%，中國為3.9%。到2018年11月，全球在建核電站54個(gè)，總?cè)萘考s58GWe，其中當(dāng)年新開工建設(shè)4個(gè)機(jī)組，分別在土耳其、孟加拉、俄羅斯和韓國。隨著田灣四號(hào)機(jī)組于2018年10月底并網(wǎng)，全球核電發(fā)電容量首次超過了400GWe。
當(dāng)前世界能源結(jié)構(gòu)隨能源需求增長而持續(xù)多樣化。世界能源繼續(xù)朝著低碳方向轉(zhuǎn)型，能源結(jié)構(gòu)呈多元化態(tài)勢，可再生能源增長很快，充足的能源供應(yīng)加上能源效率的不斷提升，能源之間競爭日益激烈。在總體能源發(fā)展背景下，對(duì)核電發(fā)展總體形勢進(jìn)行分析，可以得到一下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。
（1）核電低碳能源的性質(zhì)與貢獻(xiàn)毋庸置疑
圖1給出了各種發(fā)電技術(shù)壽命周期內(nèi)的溫室氣體排放情況，其中圖中的彩色條帶分別表示排放的下限、平均值和上限。從中可以明顯的看出，核電壽命周期內(nèi)的溫室氣體排放和水電相當(dāng)，相對(duì)其他的發(fā)電技術(shù)是非常低的。另外，從圖中可以看出，在溫室氣體排放相對(duì)較低的幾種發(fā)電技術(shù)中，光伏和風(fēng)電還屬于不可調(diào)度電能。
圖 1 各種發(fā)電技術(shù)壽命周期內(nèi)溫室氣體排放對(duì)比
圖2給出了從1970年以來全球發(fā)電所排放的CO2實(shí)際總量以及三種低碳能源所避免的CO2排放量。從圖中可以看出，從上世紀(jì)70年代以來，電力生產(chǎn)所產(chǎn)生的CO2排放量隨著電力供應(yīng)的增加而上升，水電所避免的CO2排放作用明顯。由于上世紀(jì)70和80年代大規(guī)模的核電建設(shè)和投產(chǎn)，導(dǎo)致從80年代后期，核能所避免的CO2排放量明顯上升且由于新建機(jī)組大幅減少而一直維持在可觀水平，再次說明了核電對(duì)于工業(yè)發(fā)展后期全球溫室氣體排放和目前的水平消減做出了很大的貢獻(xiàn)。2017年在美國，56%的零碳排放的能源由其核能供應(yīng)，在新澤西州，97%的清潔能源來源于核能。
圖 2 全球發(fā)電所產(chǎn)生的CO2排放量以及低碳能源所避免的CO2排放量對(duì)比
（2）核電增長乏力，發(fā)展處于低潮
盡管各個(gè)國家情況不盡相同，但目前世界核電發(fā)展總體處于低潮期，發(fā)展速度明顯放緩，普遍受到政治、經(jīng)濟(jì)、福島事故后公眾接受度、科技發(fā)展程度等等因素的限制。圖 3為1970～2017年世界核電生產(chǎn)能力，可見總體核發(fā)電量不及歷史最高水平，不同地域的變化趨勢仍基本維持：1）亞洲、東歐及俄羅斯保持增長；2）西歐和中歐保持下降；3）美國的核能發(fā)電量基本維持，且處于下降邊緣；4）南美洲和非洲的核能發(fā)電量有所下降。
圖 3 1970-2017年核電產(chǎn)能
亞洲的容量增加的主導(dǎo)因素在兩個(gè)人口大國：中國和印度。中東阿聯(lián)酋表現(xiàn)積極，東歐的一些國家，如保加利亞等正在嘗試發(fā)展核電，但由于這些地域人口少，發(fā)展規(guī)模十分有限。福島事故后，受到政治、公眾態(tài)度、經(jīng)濟(jì)等問題的影響，大部分地區(qū)的核電基本都處在下降通道。尤其是傳統(tǒng)核電大國，美、法、德、日、韓都不同程度的減低核電容量比例。而本來要積極發(fā)展核電的南非也宣布取消原有核電發(fā)展計(jì)劃。
（3）核電面臨的主要問題
造成核電發(fā)展困局的原因是多方面的，除了政治、經(jīng)濟(jì)、地區(qū)科技及工業(yè)發(fā)展水平等主要因素影響外，對(duì)于核能發(fā)展所面臨的主要問題和挑戰(zhàn)在當(dāng)前核電工業(yè)界和學(xué)術(shù)界已有較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)[[iv]]，對(duì)主要觀點(diǎn)進(jìn)行總結(jié)，主要包括：1）核電站安全性、尤其是福島事故后公眾對(duì)于核電安全性的擔(dān)憂增加；2）核電成本高、經(jīng)濟(jì)性不佳；3）來自經(jīng)濟(jì)性良好的天然氣、競爭力不斷增加的可再生能源以及新能源技術(shù)所產(chǎn)生的沖擊；4）乏燃料與放射性廢物的處置問題；5）在核電要實(shí)行更嚴(yán)格的安全監(jiān)管、新堆型安全評(píng)審等方面，各國政府監(jiān)管上也存在不確定性。
（4）不少二代機(jī)組面臨退役，新建機(jī)組已全面采用三代核電技術(shù)
通過調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，不少二代核電機(jī)組面臨退役，目前全球在建大型商用核電機(jī)組主要包括，AP1000、EPR、VVER系列中的三代機(jī)型和APR1400等，都屬于三代核電技術(shù)。二代技術(shù)已經(jīng)退出歷史舞臺(tái)。
2.核能技術(shù)發(fā)展形勢分析
盡管核電面臨重要問題和挑戰(zhàn)，發(fā)展乏力，但由于核能的高科技屬性，對(duì)國家戰(zhàn)略具有重要支撐作用，因此相關(guān)核能技術(shù)的研發(fā)與創(chuàng)新，不論是在傳統(tǒng)核能技術(shù)強(qiáng)國，還是新興核能技術(shù)國家，都在緊鑼密鼓的開展。通過調(diào)研情況可以看出，這些技術(shù)研發(fā)工作對(duì)解決當(dāng)前核電所面臨的主要問題也具有很好的針對(duì)性。
（1） 重視拓展核能的非電應(yīng)用
圖 4 不同反應(yīng)堆溫度及不同工藝熱應(yīng)用溫度范圍
盡管核電發(fā)展受限，在核能的非電力應(yīng)用方面越來越受到重視，相關(guān)技術(shù)研發(fā)正在開展。如果在能量密集型生產(chǎn)領(lǐng)域引用核能技術(shù)將大大降低溫室氣體的排放。這些生產(chǎn)領(lǐng)域往往同時(shí)需要電力和工藝熱，而核能技術(shù)可以很好的滿足這些要求。目前主要的核電機(jī)組能夠提供的熱量溫度大約在300攝氏度，隨著核能技術(shù)開發(fā)，涌現(xiàn)的小型反應(yīng)堆和先進(jìn)四代堆技術(shù)能夠供應(yīng)更高溫度的熱量。核能非電領(lǐng)域的應(yīng)用可以涵蓋海水淡化，制氫，原油開采，石油化工，船舶運(yùn)輸，甚至是太空應(yīng)用。各種反應(yīng)堆能夠提供熱能的溫度范圍和相關(guān)工藝熱應(yīng)用溫度范圍如所示?？梢钥闯觯瑓^(qū)域供暖和海水淡化這些與民生息息相關(guān)的領(lǐng)域所需溫度低于現(xiàn)有核電機(jī)組，因此從理論上講完全沒有技術(shù)障礙。對(duì)于中等溫度的應(yīng)用，如原油加工、直降生產(chǎn)等，小型堆和四代堆都可以滿足，對(duì)于更高溫度的應(yīng)用，如制氫、鋼鐵制造、水泥加工等，具有較高溫度的四代堆，如高溫氣冷堆、熔鹽堆等完全能夠滿足。
（2） 重視核能與多種形式能源的深度融合
自2015年巴黎氣候變化協(xié)議之后，人們越來越關(guān)注可行的，具有經(jīng)濟(jì)競爭力的清潔能源綜合解決方案。與傳統(tǒng)化石燃料相比，核能和可再生能源相結(jié)合的混合能源系統(tǒng)可以顯著減少溫室氣體（GHG）排放，這種整合還將促進(jìn)海水淡化，氫氣生產(chǎn)，區(qū)域供熱，冷卻和其他工業(yè)應(yīng)用的熱電聯(lián)產(chǎn)。為了促進(jìn)整合技術(shù)落地，還需進(jìn)一步開展技術(shù)研發(fā)，采取適當(dāng)?shù)恼吆褪袌黾?lì)措施。
低碳能源的兩個(gè)主要選擇是核能和可再生能源，許多國家在其國家能源結(jié)構(gòu)中擁有這些能源，目前已有部分國家開始探索它們之間耦合協(xié)同方式。核可再生混合能源系統(tǒng)是由核反應(yīng)堆，可再生能源發(fā)電和工業(yè)過程組成的綜合設(shè)施，可同時(shí)滿足電網(wǎng)靈活性，溫室氣體減排和投資資本的最佳利用需求。
核電目前基本是基荷運(yùn)行，而風(fēng)能和太陽能等可再生能源則是間歇性的。如果核電采用負(fù)荷跟蹤模式，可以提高可再生能源的效率。剛剛在2018年10月，IAEA組織來自15個(gè)成員國的24位專家深入討論了關(guān)于協(xié)調(diào)使用核能和可再生能源的創(chuàng)新概念和研究。目前，美國的Idaho國家實(shí)驗(yàn)室、MIT、EPRI都在進(jìn)行相關(guān)研究，在Idaho國家實(shí)驗(yàn)室，還將搭建核能-可再生能源系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)（Detail）。
（3）小型化反應(yīng)堆技術(shù)開發(fā)應(yīng)用成為新趨勢
針對(duì)大型商用核電站成本高建設(shè)周期長等問題，小型化反應(yīng)堆在各方面相對(duì)靈活，小型模塊化反應(yīng)堆除了具有傳統(tǒng)反應(yīng)堆單一的發(fā)電功能以外，還有其他工業(yè)用途，主要為熱電聯(lián)產(chǎn)、工業(yè)供熱和海水淡化等。市場優(yōu)勢在于其固有的高安全性和高效率的熱、電聯(lián)產(chǎn)能力，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)性，能夠滿足不同用戶的需要。除了可以為城市供電外，還可以熱電聯(lián)產(chǎn)、提供海上及海島核動(dòng)力、空間核動(dòng)力等。很多國家都在致力開發(fā)小型化反應(yīng)堆，成為核能發(fā)展及應(yīng)用的一個(gè)新趨勢。當(dāng)前世界上很多國家都開發(fā)了具有各自特色的小型反應(yīng)堆，其中以壓水堆為主，大都借鑒了成熟的技術(shù)積累，最近開發(fā)的小型堆都具有三代以上的安全特性。
美國、中國、俄羅斯、法國、日本、韓國和阿根廷等國均提出了獨(dú)立的小型輕水堆設(shè)計(jì)方案，絕大部分處于設(shè)計(jì)或評(píng)審階段，俄羅斯部分堆型已進(jìn)入建造或運(yùn)行階段。在北美，很多私人投資的小企業(yè)，主導(dǎo)了先進(jìn)核能研發(fā)，Third Way的最新調(diào)研顯示總共有56個(gè)公司在開發(fā)各式各樣的先進(jìn)反應(yīng)堆。美國NUSCALE堆型獲得NRC許可，得到一個(gè)由西部6個(gè)州的市政電力公司組成的聯(lián)合企業(yè)的支持，在愛達(dá)荷州開始建設(shè)12個(gè)50MW的小型模塊化反應(yīng)堆，希望在2026年建成；阿根廷的CAREM-25原型堆正在建造；俄羅斯基于KLT-40S小堆的浮動(dòng)核電站已于2017年完成建設(shè)，目前已經(jīng)完成臨界運(yùn)行，預(yù)計(jì)2019年投入使用。
（4） 四代堆研發(fā)積極穩(wěn)步推進(jìn)
上世紀(jì)80年代各國提出了許多新概念的反應(yīng)堆設(shè)計(jì)和核燃料循環(huán)方案。在美國能源部的倡議下，10個(gè)國家（美國、英國、瑞士、南非、日本、法國、加拿大，巴西、韓國和阿根廷）派專家組成了“第四代核能系統(tǒng)論壇”（Generation IV Nuclear Energy International Forum，簡稱GIF），中國也于2006年加入了GIF，目前GIF共有13個(gè)國家參與。GIF選定的六個(gè)候選堆型，分別是超臨界水冷堆，超高溫氣冷堆，熔鹽堆，鈉冷快堆，鉛冷快堆和氣冷快堆。目標(biāo)是要在2030年開發(fā)出新一代核能系統(tǒng)，使其在安全性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)發(fā)展性、防核擴(kuò)散、防恐怖襲擊等方面都具有顯著的先進(jìn)性和競爭能力。
目前，部分四代堆前期示范堆都取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展，包括中國的鈉冷快堆和高溫氣冷堆，都視為是四代堆的前期示范項(xiàng)目，為開發(fā)真正意義上的四代堆提供了很好的研發(fā)示范基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)。
（5） 關(guān)鍵共性支撐技術(shù)研究不斷深入
在核能關(guān)鍵共性支撐技術(shù)領(lǐng)域，針對(duì)反應(yīng)堆安全、嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解、先進(jìn)燃料與材料研發(fā)、核燃料循環(huán)及乏燃料處置等方面的研究不斷深入，這些研究對(duì)于核能應(yīng)用及安全監(jiān)管進(jìn)步具有重要的作用。
在反應(yīng)堆安全方面，反應(yīng)堆安全分析程序及相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證廣泛開展，目前美、德、法、韓以及中國等國都開發(fā)了自己的安全分析程序，如RELAP、COBRA、ATHLET、TRACE、MARS、COSINE等等，安全分析程序的開發(fā)、試驗(yàn)驗(yàn)證、應(yīng)用及改進(jìn)都取得了進(jìn)展。另外，在對(duì)局部重要熱工水力現(xiàn)象的研究方面，隨著CFD技術(shù)進(jìn)步，其應(yīng)用日益增強(qiáng)，將發(fā)揮越來越重要的作用。
福島事故之后，嚴(yán)重事故預(yù)防和緩解領(lǐng)域不斷進(jìn)行深入研究。包括對(duì)堆芯熔融物及熔池行為、氫氣爆炸、熔融物與混凝土反應(yīng)、蒸汽爆炸等的試驗(yàn)及模擬，相關(guān)非能動(dòng)安全系統(tǒng)可靠性研究，嚴(yán)重事故緩解改進(jìn)措施等。同時(shí)，核安全監(jiān)管對(duì)于超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和拓展事故工況在福島事故后也有了越來越多的強(qiáng)制性要求。
對(duì)于先進(jìn)事故容錯(cuò)燃料（ATF）的研發(fā)也取得了實(shí)質(zhì)進(jìn)展。美國DOE設(shè)立了ATF研發(fā)計(jì)劃，并在2018年10月資助GE研發(fā)中心牽頭，聯(lián)合阿拉莫斯、橡樹嶺、愛德華國家實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)ATF燃料，提高對(duì)事故條件下極高溫度的抵抗力，保持燃料完整性?？偛课挥诿绹娜蚝巳剂瞎荆℅NF）已制造ATF測試組件，裝入南方核電運(yùn)行公司的兩臺(tái)Hatch核電站進(jìn)行先導(dǎo)測試。法國的Framatome公司已與美國公用事業(yè)公司Entergy公司簽訂合同，在2019年秋季向阿肯色州核一核工廠的1號(hào)機(jī)組使用鍍鉻涂層的先導(dǎo)燃料組件。
國內(nèi)核能發(fā)展形勢分析
1.當(dāng)前主要情況
由于中國是能源消費(fèi)大國，目前核電發(fā)電量占全國總發(fā)電量的4.16%。2015年統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明全世界核能占總體能源消費(fèi)4.4%，我國為1.3%，不僅距離核能發(fā)達(dá)國家，距離世界平均水平也存在很大差距。
到2018年11月，我國投入商業(yè)運(yùn)行的核電機(jī)組共45臺(tái)，裝機(jī)容量達(dá)到 42,976MWe（額定裝機(jī)容量）。到2018年11月，我國在建核電13臺(tái)，總?cè)萘?2,841MWe，位居世界第一。在建、在運(yùn)機(jī)組總數(shù)和容量世界第三，僅次于美國和法國。按照中國核電中長期發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，到2020年，中國大陸運(yùn)行核電裝機(jī)容量將達(dá)到5800萬千瓦，在建3000萬千瓦左右。福島事故后，國內(nèi)核電建設(shè)暫緩，僅最高在2015年批復(fù)開工了8臺(tái)核電機(jī)組的建設(shè)，之后一直在嚴(yán)格控制啟動(dòng)速度。
在我國電力工程單位造價(jià)方面，目前核電最高，超過1.6萬元/千瓦，和海上風(fēng)電相當(dāng)，燃煤發(fā)電3.5千元/千瓦左右，水電工程單位造價(jià)平均約為1.1萬元/千瓦；陸上風(fēng)電為7.7千元/千瓦，集中式光伏約7千元/千瓦，分布式光伏約為6.6千元/千瓦。相對(duì)于其他能源造價(jià)，核電的造價(jià)還是處于高位。
核電技術(shù)總體上與世界先進(jìn)水平保持同步。三代核電技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用走在世界前列，四代核電技術(shù)、模塊化小型堆、海洋核動(dòng)力平臺(tái)、先進(jìn)核燃料與循環(huán)技術(shù)取得突破，可控核聚變技術(shù)得到持續(xù)發(fā)展。
2.政策文件主要指導(dǎo)內(nèi)容梳理
通過梳理《能源發(fā)展十三五規(guī)劃》、《國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》、《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》以及國家能源局印發(fā)《2018年能源工作指導(dǎo)意見》中相關(guān)核電及核能技術(shù)發(fā)展的內(nèi)容，可以初步總結(jié)一下幾點(diǎn)。
1. 堅(jiān)持安全高效發(fā)展核電，堅(jiān)持核電中長期發(fā)展規(guī)劃，堆型逐步向自主三代主力堆型集中，深入實(shí)施CAP1400和高溫氣冷堆核電重大科技專項(xiàng)。
2. 積極開發(fā)新一代反應(yīng)堆，包括四代堆和小型堆，要推進(jìn)相關(guān)示范工程建設(shè)。其中《國家能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃》特別提出積極研究推動(dòng)北方地區(qū)核能供暖試點(diǎn)工作。
3. 在先進(jìn)燃料、自主化燃料開發(fā)、嚴(yán)重事故緩解等共性支撐技術(shù)等方面繼續(xù)推動(dòng)深入研究。
4. 發(fā)展乏燃料后處理自主技術(shù)，構(gòu)建先進(jìn)核燃料循環(huán)系統(tǒng)。
5. 探索研發(fā)可控核聚變技術(shù)。
3.發(fā)展形勢及特點(diǎn)分析
國內(nèi)核能發(fā)展形勢既具有世界總體發(fā)展形勢的普遍性，也具有自身特點(diǎn)。
（1）國內(nèi)核電發(fā)展目前同樣處于低潮，但長期來看仍有發(fā)展空間
盡管中國位于世界在建機(jī)組數(shù)量首位，但是相對(duì)于我國目前核電占比和世界平均水平差距而言，尤其在福島事故后，我國核準(zhǔn)速度已經(jīng)大大放緩，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未達(dá)到每年6-8臺(tái)的預(yù)期目標(biāo)。除了普遍性原因影響之外，還要考慮我國目前電力過剩的影響。
但是，對(duì)比世界各國人均用電量，我國人均年用電量不足4000千瓦時(shí)，約是日本的1/2、美國的1/3，中國人均生活用電量仍處于發(fā)展中階段。國內(nèi)目前人均用電量低說明當(dāng)前電力產(chǎn)能過剩是相對(duì)過剩。未來我國要在 2020年全面建成小康社會(huì)，2035年基本實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，到本世紀(jì)中葉全面建成現(xiàn)代化強(qiáng)國，人均用電量定會(huì)翻倍增加，同時(shí)中國在控制全球氣候變化方面肩負(fù)重要責(zé)任，因此，從我國現(xiàn)代化建設(shè)和長期發(fā)展來看，核電仍會(huì)發(fā)展。
（2）在大型商用核電站方面已經(jīng)掌握三代核電自主化技術(shù)
目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)先進(jìn)百萬千瓦級(jí)壓水堆核電站的自主設(shè)計(jì)、自主制造、自主建設(shè)和自主運(yùn)營，全面建立與國際先進(jìn)水平接軌的建設(shè)和運(yùn)營管理模式，形成比較完整的自主化核電工業(yè)體系。掌握了AP1000 技術(shù)，世界首批AP1000機(jī)組建成并先后完成并網(wǎng)，標(biāo)志著三代非能動(dòng)核電技術(shù)消化吸收的完成。采用“華龍一號(hào)”自主三代技術(shù)的首堆示范項(xiàng)目開工建設(shè)，同樣的三代非能動(dòng)自主化核電“國和一號(hào)”CAP1400已經(jīng)完全具備開工建設(shè)條件。首座高溫氣冷堆技術(shù)商業(yè)化核電站示范工程建設(shè)進(jìn)展順利，核級(jí)數(shù)字化儀控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主化。
（3）先進(jìn)小型化反應(yīng)堆開發(fā)應(yīng)用具有發(fā)展前景
開發(fā)小型堆對(duì)我國調(diào)整能源結(jié)構(gòu)、支撐智能電網(wǎng)的發(fā)展、推動(dòng)核能多元化應(yīng)用、提升核電技術(shù)創(chuàng)新能力、確保核電技術(shù)領(lǐng)先地位、裝備制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)、走出去、軍民融合發(fā)展等具有重要意義。
在我國，小堆設(shè)計(jì)多重多樣，競相開放。中國核工業(yè)集團(tuán)公司自2004年開始設(shè)計(jì)研發(fā)我國自主的小型輕水堆ACP100，目前已進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段，ACP100 關(guān)鍵設(shè)備及軟件均屬自主研發(fā)，示范工程正在海南昌江進(jìn)行建設(shè)，預(yù)計(jì)建設(shè)單臺(tái)100 MWe的ACP100機(jī)組。中國廣核集團(tuán)設(shè)計(jì)了ACPR100和ACPR50S，打算應(yīng)用于海上浮動(dòng)平臺(tái)。此外清華大學(xué)、中國科學(xué)院核能安全技術(shù)研究所等單位都在開展小堆前期工作。目前已經(jīng)通過國家能源局工程示范立項(xiàng)的主要包括中核集團(tuán)的ACP100s和中廣核集團(tuán)的ACPR50s。
結(jié)合近年我國建設(shè)海洋強(qiáng)國的行動(dòng)，基于小型堆技術(shù)的海洋核動(dòng)力平臺(tái)可以提供電力、熱能、淡水等資源保障，并且以核能發(fā)電、供應(yīng)熱能或淡水，可根據(jù)需要變換供應(yīng)點(diǎn)，且具有一次裝料運(yùn)行時(shí)間長，運(yùn)行成本低、無有害氣體排放、續(xù)航力高、海洋環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，是海洋油氣開采能源供應(yīng)和島礁能源供給的最佳選擇。中船重工集團(tuán)進(jìn)行了海洋核動(dòng)力平臺(tái)的研發(fā)。
另外，世界上主要發(fā)展中國家和新興工業(yè)國家用電需求有限，電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚不完善，將近75%的發(fā)電機(jī)組小于500 MWe，同時(shí)發(fā)展中國家的經(jīng)濟(jì)實(shí)力有限，無法支撐大型反應(yīng)堆的建設(shè)。在“一帶一路”建設(shè)背景下，構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)，關(guān)系到未來全球能源格局，已得到越來越多國家的支持和響應(yīng)。相對(duì)大型堆，小型堆系統(tǒng)簡化、安全性高、投資成本低，可有效的滿足“一帶一路”沿線國家對(duì)能源的需求。
（4）全面開展四代堆研發(fā)及示范工程建設(shè)
中核集團(tuán)主攻鈉冷快堆，在實(shí)驗(yàn)快堆的基礎(chǔ)上，開始霞浦示范項(xiàng)目CFER600設(shè)計(jì)建設(shè)。清華大學(xué)的首座高溫氣冷堆技術(shù)商業(yè)化核電站示范工程建設(shè)不斷推進(jìn)。中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所聚焦熔鹽堆，承擔(dān)中國科學(xué)院先導(dǎo)專項(xiàng)“釷基熔鹽堆”項(xiàng)目開展研發(fā)和武威示范項(xiàng)目建設(shè)。中國科學(xué)院正式啟動(dòng)了戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)“未來先進(jìn)核裂變能ADS嬗變系統(tǒng)”，針對(duì)鉛基反應(yīng)堆CLEAR開展全面研發(fā)工作，計(jì)劃到2030年后建成工業(yè)示范的加速器驅(qū)動(dòng)核廢料嬗變系統(tǒng)。
（5） 關(guān)鍵共性支撐技術(shù)研究深入推進(jìn)
在反應(yīng)堆基礎(chǔ)物理、熱工水力研究、相關(guān)軟件開發(fā)、試驗(yàn)驗(yàn)證等方面，三大核電集團(tuán)、核安全局、中科院、各大主要高校等都相應(yīng)開展了各具特色的研究工作。中核集團(tuán)具有水堆、快堆軟件及試驗(yàn)臺(tái)架，廣核具有小堆、華龍型號(hào)非能動(dòng)安全、燃料元件等試驗(yàn)平臺(tái)，國家電投開發(fā)了三代非能動(dòng)核電軟件，擁有完整的非能動(dòng)安全、嚴(yán)重事故等試驗(yàn)臺(tái)架。清華大學(xué)在高溫氣冷堆開展研究，上海交大、西安交大、華北電力、重慶大學(xué)等高校在反應(yīng)堆物理、基礎(chǔ)熱工水力和嚴(yán)重事故研究中都開展了深入的研究工作。這些試驗(yàn)研究工作已經(jīng)達(dá)到世界水平，正在積極開展各個(gè)方面的國際合作。另外，在自主燃料組件開發(fā)方面和ATF方面都投入了研究力量，并且部分自主化燃料組件已經(jīng)開始進(jìn)行相應(yīng)實(shí)驗(yàn)測試，為最終入堆考驗(yàn)做好基礎(chǔ)研發(fā)工作。
基于三代非能動(dòng)核電技術(shù)的核能發(fā)展對(duì)策
三代非能動(dòng)核電產(chǎn)業(yè)具備以下特點(diǎn)：
（1） 具備三代非能動(dòng)核電技術(shù)核心競爭力；
（2）形成了較好的科技研發(fā)體系和能力；
（3）沿海核電廠址競爭激烈，內(nèi)陸核電受國家核電政策影響進(jìn)展緩慢；
（4）三代非能動(dòng)核電推廣應(yīng)用還面臨重大挑戰(zhàn)；
（5）國際合作格局發(fā)生變化，海外市場還未取得明確進(jìn)展。
發(fā)展對(duì)策可以考慮以下幾點(diǎn)：
（1）完成三代核電AP1000自主化依托項(xiàng)目和CAP1400示范工程建設(shè)，完成壓水堆重大專項(xiàng)任務(wù)。優(yōu)化改進(jìn)CAP1000，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)性和安全性形成CAP1000設(shè)計(jì)體系并進(jìn)行批量建設(shè)。燃料、軟件、儀控、設(shè)備等三代核電關(guān)鍵領(lǐng)域核心技術(shù)通過驗(yàn)證并站在世界前列。
（2）致力于開發(fā)更安全更經(jīng)濟(jì)的核電技術(shù)，爭取成為先進(jìn)型號(hào)供應(yīng)商和核電市場引領(lǐng)者。具備為國內(nèi)外客戶提供系列化先進(jìn)核電型號(hào)一體化解決方案和全壽期技術(shù)服務(wù)的能力。
（3）積極推進(jìn)核電向核能轉(zhuǎn)變，推進(jìn)多用途小型模塊化堆等新型號(hào)的技術(shù)研發(fā)，推動(dòng)北方地區(qū)核能供熱項(xiàng)目落地；積極開展核能多能形式利用、核能-其他能源耦合等研究，推動(dòng)示范項(xiàng)目落地。
（4）積極推進(jìn)四代堆核能技術(shù)研發(fā)。
（5）在關(guān)鍵共性支撐技術(shù)和重點(diǎn)基礎(chǔ)研究方面持續(xù)深入開展物理、熱工、安全、嚴(yán)重事故分析、先進(jìn)容錯(cuò)燃料、自主化燃料組件、先進(jìn)材料研發(fā)，廣泛開展國內(nèi)外合作，達(dá)到世界領(lǐng)先水平，為集團(tuán)核能技術(shù)創(chuàng)新可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)研發(fā)能力支持。
來源：國家電投黨校（領(lǐng)導(dǎo)力學(xué)院）2018年秋季學(xué)期主體學(xué)習(xí)發(fā)展項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)課題成果（節(jié)選，有改動(dòng)）
課題組長：
李玉全（中央研究院先進(jìn)核能技術(shù)研究所所長）
課題成員：
張圣君（中央研究院先進(jìn)核能所主任工程師）
邵長磊（上海核工院工程設(shè)備所所長助理）
崔鵬飛（國核工程設(shè)計(jì)咨詢管理中心技術(shù)總監(jiān)）
李其相（江西核電計(jì)劃合同部項(xiàng)目前期助理專責(zé)）
薄孝東（湖南核電工程部高級(jí)經(jīng)理）
浦君君（國核工程三門項(xiàng)目部項(xiàng)目控制部副經(jīng)理）
郭 韻（國核運(yùn)行檢測技術(shù)業(yè)務(wù)部副主任）
田玉環(huán)（國核設(shè)備副總會(huì)計(jì)師兼財(cái)務(wù)部主任）
帖超禹（國核浙能綜合管理部行政主辦）
本期編輯：宋凱 褚靚。圖片來自網(wǎng)絡(luò)
