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张禄庆

1 引言

      随着世界气候变暖等环保压力的加剧,提倡低碳经济、促进绿色发展的呼声日趋高涨。2009年9月,胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上宣布,中国争取到2020年非化石能源占一次能源的比重达到15%。在去年年底召开的哥本哈根大会上,温家宝总理代表中国政府承诺,到2020年我国单位GDP的二氧化碳排放量将比2005年下降40%~45%。毫无疑问,实现这一承诺的主要途径是发展核能、水能以及风能、太阳能、生物质能等可再生能源。与其它非化石能源相比,核电技术成熟、可大规模提供稳定的电力供应,是最为有效的选择。目前我国大陆已投运核电机组12台,装机容量共约1016万千瓦。国家能源局已核准了12个核电项目,34台机组,总装机容量3692万千瓦,其中已开工建设25台,其余的也会在2020年以前完工。此外还有近20台机组获准开展前期工作。在全世界在建的近60台核电机组中,我国已成为世界上在建核电规模最大的国家。

      实际上世界各国都已经认识到了核电在可持续发展中的作用,只是由于考虑到各种因素,各国在具体决策从而表现在实际进展上有所差异。本文试图对此进行分类分析,与关心核电发展的人士共同探讨。

2  除我国大陆外,其他三代核电项目总包商均拥有自主研发的技术

      目前全世界正在兴建三代核电机组的国家有法国、芬兰、日本、俄罗斯、韩国、中国及台湾省等。令人费解的是,我国核电国产化依托项目4台机组采用招标引进的西屋AP1000技术,但是西屋公司死活不肯当总承包商交钥匙。除此以外,所有的其他三代建设项目的总包商均利用自己从已掌握的二代改进核电技术继续研发形成的三代技术去总包建设工程,而且都有用此技术占据世界核电市场一席之地的勃勃雄心。现将拥有三代压水堆自主知识产权的俄、韩、法三国企业的近况分别介绍如下:

(1)俄罗斯

      俄罗斯在自己的VVER-91和VVER-92二代改进技术的基础上进一步开发的AES-92(又称AES-2006)机型已经欧洲EUR机构确认全面满足EUR要求。其首堆工程是将于今年年底建成的印度库达库拉姆核电厂。俄罗斯政府已确定AES-2006型为俄罗斯今后核电发展的主力机型,计划2030年前在国内建设32台这种机组。现已分别在2008年和2009年开工建设4台,即新沃罗涅日2厂和列宁格勒2厂各两台机组。另外在保加利亚的Belene核电厂的竞标中,俄罗斯战胜了捷克的斯可达公司和西屋公司联队,以AES-92型成功获得两台机组建设合同,已于2008年开工建设。中俄两国政府已就采用俄罗斯三代技术建设田湾3#、4#机组达成协议,双方企业正在进行商务谈判。显然俄罗斯政府已不再满足新世纪初确定的“在国内兴建大批核电厂,省出石油、天然气出口换汇”的方针,而是还要用三代核电技术去闯世界了。

(2)韩国

      韩国的能源资源十分贫乏,90%的能源依赖进口,所以韩国将核电定位为能源产业的支柱之一。为解决天然铀资源和浓缩铀供应问题,韩国在核电发展走重水堆还是压水堆路线上犹豫了很久,先后引进或合作 建造过4台CANDU6重水堆和8台压水堆机组。直到“通过消化吸收引进的美国ABB公司System80技术,建设6台百万千瓦级核电机组,从而实现核电自主化和国产化”的方针取得初步成效后,才最终确定核电走压水堆技术路线。韩国后期投运的机组中有6台是韩国按本国标准自主建设的核电机组OPR1000。在此基础上韩国又进而自主开发出符合美国电力公司要求文件(URD)要求的三代核电机型APR1400。目前在建的6台机组中的4台采用OPR1000+,2台采用APR1400。APR1400的首堆工程是新高丽3号机组,于2008年10月开工建设,计划于2013年建成。今后建设的机组将采用APR1400。2009年底,韩国力压美、法老牌核电出口国,成功与阿联酋签订价值200亿美元的核电建设协议,再加上核电厂运营、维护及为反应堆提供燃料等附加协议,合同总价值高达400多亿美元。这次投标成功大大激励了韩国朝野打入世界核电市场的决心和信心,给世界核电界很大震动。

(3)法国

      法国的核电技术源自于美国,但是法国在核电技术自主化方面成绩斐然。本世纪初阿海珐公司自主研发出三代压水堆EPR技术后,就积极寻找买家。当得知芬兰建设一座60-100万千瓦的核电机组的消息后,多方游说,终于成功获得芬兰奥尔基洛托3号机组(160万千瓦)的交钥匙建设合同,使之成为EPR的首堆工程,于2005年8月动工兴建,原计划2009年正式运行。由于建设过程中的质量控制、分包商管理、阿海珐与业主间的合作等问题,导致工程一再延期。据阿海珐最新预计,该项目可能要到2012年底或2013年完工,将比原定完工日期推迟三年出头,而相应的建设成本也将大幅度提升。阿海珐公司将因该交钥匙项目亏损高达17亿欧元。显然芬兰项目已不可能验证EPR的经济性。法国决定在法国本土的弗拉芒维尔建造一台163万千瓦的EPR机组作为首堆工程的补充,于2007年12月开工,以验证是否能在2015年后批量建设EPR。然而该项目依然进展不顺,去年10月22日,英国、法国、芬兰核安全局联合宣布EPR存在安全隐患。尽管阿海珐一再强调,“在申请许可证的过程中,核安全当局提出各种问题是再正常不过的现象”,但仍无法消除各方对EPR安全性的质疑。2010年6月阿海珐公司宣布该项目目前预计将要延期两年。阿海珐的工作重点已转到中广核集团与法国电力公司合资的台山EPR项目,这个世界第三个EPR示范项目正成为法电公司工作的“重中之重”,希望借助中国人的聪明才智挽救EPR的声誉。

      从上述可知,全世界在建的约60台核电机组中,连同在建的三代沸水堆ABWR在内,目前全世界在建三代核电机组总数不到20台。事实十分清楚,那种所谓“除了中国外,其他国家都在建造第三代核电机组”的说法根本缺乏事实根据,是不负责任的误导舆论,不足为信。至于那种将来有一天中国会面临“面临全世界就中国还有二代核电机组运行的压力”更是在危言耸听地忽悠,不值一驳。
 
3. 欧盟并不拒绝二代改进型机组

      由于电力需求动力不足,近两年又受到世界金融危机的进一步打压,再加上EPR示范受阻,欧盟老班底国家发展核电的意向不强。改制后的东欧国家加入欧盟的一个条件就是必须关闭其正在运行的前苏联设计的石墨水冷堆核电机组。但是电力缺口可能主要还得靠核电来补偿。据报道,加入欧盟后的斯洛伐克莫霍夫奇核电厂两台扩建机组,采用了俄罗斯改进VVER440型压水堆机组,2008年11月开工建设。该机型的重大改进是在核岛外增设一层1.5米厚的混凝土安全壳,提高抗飞机撞击能力,符合目前国际核安全公约的要求。另据报导,由欧洲罗、德、比、意、西、捷六国的七家公司决定,共同出资在罗马尼亚的切尔纳沃达核电厂扩建两台72万千瓦的增强型CANDU6机组。

      这些事件证明欧盟对二代核电机型安全性是接受和支持的立场并没有因为三代机组的开建而发生改变。欧盟继续接受并支持二代改进机型的建设。同时表明在欧洲建设核电的标准不是EUR,而是目前国际核安全公约的要求。

4. “政府主推,企业拒动”的美国第三代核电建设

      世纪交替之际,美国加州电网大崩溃显示美国电力供应出现问题。2001年5月美国总统布什发表新的《美国国家能源政策报告》,将扩大核能列为国家能源政策的重要组成部分,并提出具体的优惠政策。美国能源部制定出“核能2010”计划,目标要在2010年前开建18台核电机组。当时的美国能源部长宣布将为首批建造的6台核电机组提供20亿美元的联邦风险保险(现在奥巴马政府已将此数翻了近30倍)。能源部预计会有12家电力公司在3年内开工新建这18台核电机组,还计划此后再建至少30台。为向新建机组推荐三代核电机型,能源部倡议一个由13人组成的专家组从已推出的三代机型中评选出可用于2005年后系列发展的机型。2002年专家组的评审报告《美国2010年部署新核电厂的路线图》,对已有机型按“可行”、“大致可行”、“可能可行”和“不可行”4个等级做了评定,认为出于经济性原因,第三代核电机型不仅无法与煤电竞争,就是与天然气发电相比也无竞争力,因而报告不建议兴建新的核电机组,连评为“可行”的ABWR机型也未推荐。因此后来美国的电力公司对投资建设三代核电持观望态度,迄今为止在美国没有一台三代核电机组开工建设。与此态度相反,已于2005年底寿终关闭的的布朗码头1#机组(106.5万千瓦,压水堆)于2007年获准重新投入运行。1985年停建的沃茨巴2#机组(116.5万千瓦,压水堆)也获准恢复建设。

      目前在美国兴建三代核电机组的比投资大约是6500美元/kW左右,与本世纪初的预计值相比已大幅增加到4倍左右,远高于常规能源和可再生能源等发电项目的造价。一些独立能源分析师预测,新建三代机组的上网发电成本估计为12~20美分/千瓦时,是美国当前发电成本6美分/千瓦时的2~3.3倍。美国政府提供的贷款担保,一者数额有限,僧多粥少;二者只是担保,以利于企业获得贷款,但不是赠款,无法降低成本。经济性成为美国发展核能应对气候变化的主要障碍之一。据报道,已向美国核管会(NRC)申请建造和运行两台AP1000机组的佛罗里达州Levy项目今年5月向美国核管会提出撤回建造运行联合许可证申请。原因是最新估算投资又需增加50亿﹩,致使该项目比投资将提高到10000美元/kW以上,业主决定暂停该项目。类似宣布暂停的项目还有建设1台US-EPR核电机组的密苏里州卡拉威尔项目和建设两台AP1000核电机组的佛罗里达州土耳其点项目。

      导致上述项目申请暂停的另一个原因,则是技术上获得许可证时间的不确定。2006年1月底,美国NRC发出了AP1000的设计认证证书(DCR),西屋公司才得以具备向中国出口该技术的投标前提条件。时间仅隔一个半月的3月初,NuStart公司和西屋联合向NRC申请建设贝尔福特两台AP1000机组的联合许可证(COL)时,NRC却要求业主方重新报送设计资料接受审查。一年后的2007年5月下旬西屋公司才提交了设计资料。NRC予计要审查三年,即到2010年3月才能完成。该期限最初推迟到2010年底,后又被无限期推迟。理由是新设计有关于核燃料、核安全和重要设备的重大修改,在审查中又发现了一些待解决的重大安全问题,审查通过后要重新颁发修正的最终设计认证。看来设计审查的进度主要取决于核电机型设计成熟性,而不完全取决于审查机关。美国拟建的5种三代机型目前均处于核管会设计认证审查阶段,获得COL尚需时日。今年在伦敦召开的世界核能协会年会上美国核能研究所(NEI)主席兼CEO M. Fertel指出,美国电力业界并不指望近期开建这些机组。如果能在2020年开始4-8台机组的建设,就标志着核电复苏的“成功开始”。看来不仅美国政府主导的“核能2010”计划只能胎死腹中,而且三代机组的开建很可能还得再拖延数年。

      据Fertel先生分析,随着天然气价格的下降,经济萎缩导致未来的电价远远低于先前的预期。 天然气将为美国提供主要的能源供给。据介绍,在发达的买方电力市场上,各家电力公司公开挂牌,明码标出自己的售电价,用户则是指名道姓地买某家电力公司的电。在这种真正的市场经济中,没有一家电力公司敢冒险投资兴建成本和电价高得很可能售电无人问津的三代核电厂也就不难理解了。美国发展三代核电的这种尴尬局面再次证明了技术安全性与经济竞争性是核电发展不可或缺的双重前提。应当在满足必要的安全的条件下追求经济性。一旦经济成本超过某个度,人们不得不弃之不用,被迫接受由此带来的安全零风险,与初衷大相径庭。

      上述事实表明:从总体而言,三代压水堆核电技术这个新生事物理念先进,尚需要有一个成长过程。其运行安全可靠性要等首堆工程运行和批量化商业推广两个阶段的检验与改进后才会逐步完善。三代机组的造价远高于二代改进型机组,更不用提URD和EUR的经济性指标了。其经济性真正具有市场竞争力,还需做很大努力。这不由得使人联想起在我国完全开放的汽车市场上,没有人会发疯规定,买车只准买“奔驰”,不准买“捷达”。但是有一天国产“奔驰”价格比“捷达”高得不多时,用不着人去导向,只有傻子才会再去买“捷达”而不买“奔驰”。

5. 适应发展中国家的需求是核电界面临的重大机遇和挑战

      国际原子能机构(IAEA)宣称,已有30多个发展中国家向其表达希望支持他们发展核电的意愿。发展中国家将成为未来世界核电的重要市场,而如何适应发展中国家的真实需求则成为世界核电界面临的重大挑战。

      鉴于其经济实力有限、发展核电所需的基础设施(infrastructure)薄弱的现实条件,大多数发展中国家发展核电,主要是为了满足本国经济发展急需的电力供应和缓解民生(如供热取暖、饮用水)问题,并在可能的条件下尽量增加本国参与建设的程度,以提高本国相关领域的技术水平和提高就业率。因此,他们最优先考虑的将是确保拟建核电机组的安全。现今正在全世界30多个国家和地区运行的430多台核电机组提供了全世界约16%的发电量。其中大多数机组是经过不同程度改进了的二代机型,其运行的安全可靠性被国际原子能机构、所在国家的核安全监管当局和广大公众普遍接受,则是最具说服力的事实。安全成熟的技术、极有吸引力的价格,以及提供优惠的融资条件将是发展中国家核电假设技术合作方的重要前提。

      另一个值得关注的问题是,一些发展中国家的电网总量不是很大,单机容量较大的单个电源点的接入对电网是个挑战,因为该电源点的偶发跳机事故将会给电网运行的稳定性带来潜在的危险。特别是一些群岛之国,安全性好、成本适中的中小容量机组可能更适合当地的需要。

      因此笔者认为,面向广大发展中国家的未来核电机型应是将确保安全性、改善经济性、保障燃料供应、强化放射性废物管理,以及有利于不扩散等要求统筹考虑的、单机容量适中的多样化机型。

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