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第三代核電技術是未來全球核電產業的中流砥柱。
核電是清潔、低碳、安全、高效的能源形式之一。自1954年全球首座核電機組并網以來,核電為全球提供了重要的清潔能源,并且現在仍是全球第二大清潔電力來源。規模化發展的商用核電技術已經發展了三代,第三代核電技術成為當前批量化建設的主流技術,預計將在未來相當長的一段時間內,第三代核電技術都將會是全球核電產業發展中扮演著中流砥柱的作用。
自1954年全球第一臺核電站——前蘇聯奧布寧斯克核電站并網以來,全球核電技術已經發展了四代。第一代核電技術為原型堆,各國為了驗證核能商業應用的可行性而建,發揮了驗證核能發電可行性的作用,在設計上沒有形成標準化,發電功率也較小。第一代核電技術的典型代表是前蘇聯的奧布寧斯克核電站,英國鎂諾克斯反應堆,美國希坪港壓水堆和德累斯頓沸水堆。采用第一代核電技術的機組已經全部退役。
第二代核電技術吸收了第一代核電技術的設計、建造和運行經驗,形成了標準化的核電技術,實現了批量化商業部署,單位造價也較低,相比火電也具有較好的經濟性。目前全球在運的核電機組大部分采用了第二代核電技術,2022年底為393臺,占全部在運核電機組數量的93%。但是,第二代核電技術面臨運行到期即將退役等問題。
第三代核電技術是目前全球核電建設的主流技術,全球絕大部分在建的核電機組采用了第三代核電技術,預計在整個21世紀都會有很大的市場空間。當然提高第三代核電技術的經濟性是全球核電界重點研究的課題之一。
第四代核能系統處于起步階段,鈉冷快堆和高溫氣冷堆是發展較快的兩種堆型。
第三代核電技術研發時間較早,受三哩島核事故影響,美國、俄羅斯、歐洲、韓國、日本等國外主要核電國家或地區發展了第三代核電技術,形成了如AP1000、EPR、VVER-1200、VVER-Toi、APR1400、ABWR、ESBWR等堆機型。我國第三代核電技術研發時間雖然稍微晚于上述國家和地區,但是目前已經有3種自主技術型號實現了商業部署,還在研發其他型號,已成為全球重要的第三代核電技術研發國家。
截至2023年底,全球第三代核電技術約有18個型號,目前已經實現商業部署的型號有9種,已經建成機組26臺。全球在建核電機組58臺,總裝機容量5986.7萬千瓦,全球在建第三代核電技術44臺核電機組,總裝機容量5174.9萬千瓦,占全球在建核電機組數量的75.0%,占全球在建核電機組總裝機容量的84.1%。
(一)推動自主三代核電技術規模化發展
推動“雙碳”目標實現是當前我國能源電力行業重要而緊迫的任務使命,核電將在實現“雙碳”目標過程中發揮重要作用。我國核能實施熱堆—快堆—聚變堆“三步走”發展戰略,第三代核電技術最為成熟,是核電行業支撐“雙碳”目標中堅力量。根據相關機構預測,相比2023年我國在運核電裝機容量的5700萬千瓦,2030年、2040年、2050年和2060年在運核電裝機增幅分別為90%、205%、331%、465%。建議我國每年核準8-10臺核電機組,推動自主三代核電技術規模化發展。
(二)提高第三代核電技術的經濟性
相比于第二代核電技術,第三代核電技術造價較高。相比于風電、光伏發電等幾乎零邊界成本的電源形式,第三代核電技術的經濟性有待更加進一步提高。提高第三代核電技術經濟性,建議從以下幾個方面開展:一是一個廠址批量化開工核電機組,同一機型批量化建設;二是在確保安全的前提下,簡化和優化重復性配置措施;三是在設計、建造、運行等環節盡可能引入數值化手段。
(三)推動核電納入綠電體系
我國已經重視核電的清潔性,但是尚未將核電納入到綠色電力交易和綠證交易體系中。法國、俄羅斯、比利時、荷蘭、芬蘭、加拿大等國家已經將核電納入到綠電范疇。我國核電每年可以提供數千億度電的市場電力交易,將核電納入到綠電體系,將有助于緩解我國華東、華南等地區綠電供不應求局面。
(四)實施啟動內陸核電建設
我國核電均位于東部沿海地區。按照我國每年8-10臺核電機組的核準節湊,預計我國東部省份沿海廠址將在2030年前處于較為緊缺的狀態。根據核電建設節奏,我國宜在2025年左右啟動內陸核電建設準備工作,2030年開展內陸核電建設。針對風電和光伏發電輸出的西北省份,以及電力供應缺口問題突出的華中省份,建議“十五五”期間適時啟動中西部地區核電建設,進一步優化我國核電時空布局。
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